[发明专利]一种纳米氧化铈基复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种纳米氧化铈基复合材料的制备方法及其应用，属于催化剂合成技术领域，包括以下步骤；（1）将硝酸铈、蚀刻物、过渡金属盐、表面活性剂溶于水中后超声分散，得到溶液1，（2）将碱性物质溶于水中，制得溶液2；（3）在搅拌的条件下，将溶液2滴入溶液1中，制得悬浮的乳浊液3；（4）将乳浊液3离心后得到，得到产物4；（5）将蚀刻剂、产物4放入水中混合，得到悬浮液5；（6）将悬浮液5放入水热反应釜中进行水热反应，得到纳米氧化铈基复合材料。本发明的制备方法能够提高材料光催化的选择性和稳定性，在材料表面和内部形成多孔或多层结构的吸附位点，增大光催化过程中气体或被降解物质的吸附量，提高催化剂的催化效率。

技术领域

本发明属于催化剂合成技术领域，具体涉及一种纳米氧化铈基复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

氧化铈作为一种常见的半导体材料，在很多领域都有广泛的应用。近年来，氧化铈及其配合物纳米材料特殊的光催化和光致变色性能引起了越来越多的关注，特别在光催化领域。此外，氧化铈本身具有多种非化学计量比的状态，为其合理的表面空位和能带结构调控提供的必要的条件。

半导体光催化机理；当半导体被适当的光照射时，电子被激发到导带,在价带处产生空穴。这些载流子通过适当的吸附作用进行界面电荷转移，从而引发氧化还原反应，或者将多余的能量转换成热能。光催化剂价带上的电子受光激发跃迁到导带，在导带形成光生电子，而在价带上产生空穴。很大一部分光生电子和空穴会在发生下一步的反应之前复合。当光生载流子（光生电子和空穴）迁移到光催化剂的表面，二者分别可以对吸附在光催化剂表面的物质进行还原和氧化反应。另外光生载流子也可以与吸附在光催化剂表面的分子发生能量和电荷交换，产生高活性的·OH、H₂O₂、○₂等物种，这些基团可以参与进一步化学反应。导带和价带的电势必须足以产生超氧化合物和羟基自由基，这两种自由基对于高效的光催化是必不可少的。而氧化铈较宽的带隙结构，较低循环稳定性和较高的电子空穴复合度，限制了其进一步的发展和应用。

已公开的申请号为CN201510274877.4的中国专利中公开了一种电子束辐照制备银/二氧化铈/石墨烯三元复合光催化剂的方法。该发明涉及一种电子束辐照制备银修饰二氧化铈/石墨烯光催化剂的方法，属于光催化材料制备和环保技术领域。该发明方法的工艺过程如下：首先将六合水硝酸铈和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于乙醇和水的混合溶液中，水热反应后得到二氧化铈粉末；然后将合成的二氧化铈和氧化石墨烯，均匀分散于水溶液中，向其中加入硝酸银，聚乙烯醇(PVA)和异丙醇，混合均匀；然后将上述悬浮液置于电子束发生装置中，辐照处理；将辐照后的悬浮液离心分离，所得固体样品经洗涤、干燥，最终得到银/二氧化铈/石墨烯三元复合光催化剂。

已公开的申请号为CN201510123604.X的中国专利中公开了一种铁掺杂的二氧化铈光催化剂及其制备方法。该发明公开一种铁掺杂二氧化铈光催化剂及制备方法，所述铁掺杂二氧化铈光催化剂，其分子式为FexCe1-xO2-0.5x，其中X为0.05-0.2。制备方法，即采用以硝酸铈、硝酸铁、碳酸钠为起始原料，采用共沉淀法制备得到片状FexCe1-xO2-0.5x，制备过程中通过改变x值，可获得不同组成的FexCe1-xO2-0.5x。所得的FexCe1-xO2-0.5x。

现有技术中提供的掺杂其他物质的氧化铈的催化剂光催化的选择性和稳定性差，催化剂的表面吸附位点数量少，催化效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种纳米氧化铈基复合材料的制备方法及其应用，本申请的制备方法制备了合适的尺寸和层状结构的氧化铈催化材料，能够提高材料光催化的选择性和稳定性；通过对氧化锌（氧化钨）进行刻蚀，在材料表面和内部形成多孔或多层结构的吸附位点，增大光催化过程中气体或被降解物质的吸附量，从而提高催化剂的催化效率和稳定性。

本发明为一种纳米氧化铈基复合材料的制备方法，包括以下步骤；

（1） 将硝酸铈、蚀刻物、过渡金属盐、表面活性剂溶于水中后超