[发明专利]Y3-xNdxNbO7-沸石复合多孔纳米催化材料的制备及应用

摘要

新型纳米结构材料，Y3‑xNdxNbO7(0.5≤x≤1)粒径为0.15～0.3微米，Y3‑xNdxNbO7(0.5≤x≤1)、Y3‑xNdxNbO7(0.5≤x≤1)‑沸石复合材料粒径为0.2～0.4微米，及Y3‑xNdxNbO7(0.5≤x≤1)/氢桥混配物复合修饰光电极。新型催化材料的应用，利用Y3‑xNdxNbO7(0.5≤x≤1)、Y3‑xNdxNbO7(0.5≤x≤1)‑沸石复合材料作为光催化剂，在可见光条件下降解被污染水体中有机污染物(包括辛硫磷(C12H15N2O3PS))、亚甲基兰(C16H18ClN3S)、磺胺甲恶唑(C10H11N3O3S)等，光源为氙灯，采用截止滤光片(λ＞420nm)；在可见光或紫外光条件下分解水制氢，催化剂粉末表面或分别负载Pt、NiO和RuO2辅助催化剂，光源为氙灯或高压汞灯，采用截止滤光片(λ＞420nm或λ＞390nm)。催化剂粉末均匀分布在水溶液内，整个光照反应在密闭不透光的环境下进行。

主权项

1.粉末催化材料，其特征是用如下的结构式：Y3‑xNdxNbO7，其中0.5≤x≤1，粉末的粒径为0.15～0.40微米；粉末催化材料Y3‑xNdxNbO7的制备方法如下：(1)采用盐助溶液燃烧法制备Y3‑xNdxNbO7光催化粉末材料，其中0.5≤x≤1：a.以Y(NO3)3·6H2O、NdCl3、NbCl5为原材料，其中所用原料试剂分析等级均为分析纯级，将Y、Nd和Nb以所述分子式的原子摩尔比(3‑x)∶x∶1的Y(NO3)3·6H2O、NdCl3、NbCl5，其中0.5≤x≤1，经研磨后转移至石英烧杯中，加入一定量的去离子水使药品溶解，再加入化学计量比的甘氨酸和KCI，形成混合溶液；b.将上述盛有混合溶液的石英烧杯放置于磁控温加热器上；于60℃下进行加热，反应3±1h后，溶液温度逐渐升至110℃，在此过程中，溶液逐渐变得透明并被蒸发；上述溶液蒸发完全后所得粘稠液体会发生膨胀；紧接着释放出气体，迅速发生自蔓延溶液燃烧反应，生成疏松的粉体，将燃烧所得粉体放入马福炉中煅烧3～4h，冷却；然后将样品用蒸馏水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤2次，放入干燥箱中干燥，干燥箱温度设置为60℃，取出样品研磨装袋，即得最终产物；(2)采用液相催化相转化法制备Y3‑xNdxNbO7光催化粉末材料，其中0.5≤x≤1：a.按Y3‑xNdxNbO7分子式的原子摩尔比取试剂分析等级均为分析纯的原材料Y(NO3)3·6H2O、NdCl3、NbCl5进行研磨，即Y、Nd和Nb的摩尔比为(3‑x)∶x∶1，其中0.5≤x≤1，将研磨后的细粉粒转移到石英烧杯中，加入一定量的去离子水使药品溶解，制得钇钕铌混合溶50mL；b.用电子天平称取NaOH6.00g，FeCl2·4H2O4.98g，用去离子水溶解，各得3mol/LNaOH溶液50mL、0.5mol/LFeCl2溶液50mL；c.用上述制得的NaOH溶液调节钇钕铌混合溶体系的pH值至9.5～10.5，加入1.0mol/L的FeCl2溶液作为催化剂，Fe2+与Fe3+的物质量的比为0.02∶1；再细心调节体系的pH值至9.5～10.5，然后沸腾回流2h，然后对其进行离心分离、再用去离子水洗涤4～5次，最后将所得到的Y3‑xNdxNbO7纳米粒子，其中0.5≤x≤1，分散在去离子水中备用，分散液的固含量为40～55g/L。