[发明专利]钢渣基胶凝材料-氧化锌半导体复合催化剂及在太阳能光催化分解水制氢中的应用

说明书

技术领域

本发明属于复合催化剂的制备及其在新能源领域中的应用，具体涉及一种钢渣基胶凝材料-氧化锌半导体复合催化剂的制备及其在太阳能光催化分解水制备氢气中的应用。 

背景技术

近年来，化石能源的短缺已催生了世界各国对于可再生能源的研发。氢能以清洁燃烧，无三废排放，绿色环保，可再生无污染等优秀品质而成为新能源研究的热点。目前，氢的主要来源是水的电解和化石燃料，由于氢的制备成本昂贵，氢只能作为一种化工原料使用，故此，研发廉价的制氢方法是化石能源经济向氢能经济转变的关键所在，利用太阳能光催化分解水制氢是实现这一转变的主要途径之一^[1]。自从1972年Fujishima^[2]报道了电化学光解水制氢以来，人们对TiO₂光催化剂进行了大量研究，为了改善光催化剂的活性，有关CdS-TiO₂^[3]，CdS-ZnS^[4]，CdS-HMS^[5]等复合光催化剂的制备有诸多报道。 

我国是一个钢铁大国，2010年我国粗钢产量为6.2665亿吨，约占世界钢产量的44.3%^[6]，每生产1吨粗钢，就会产生15%-20%的钢渣，仅2010年我国排放的钢渣超过1亿吨，当前，国内炼钢厂堆积的钢渣总量超过2亿吨，占地1万多亩，而且每年仍以3000多万吨的数量增长^[7]。钢渣的长期放置，不仅占用大量的良田，破坏生态；而且长期日晒雨淋还会造成严重的环境污染。目前钢渣主要用于道路工程、建筑回填、炼钢熔剂、用于水泥或混凝土掺合料以及作为吸附剂用于污水处理等领域,其综合利用率为50%左右^[2]，其中绝 大部分主要用于筑路和回填。 

钢渣亦可作为吸附剂用于吸附废水中的染料分子，钢渣因其表面带有负电荷而容易吸附阳离子染料，对阴离子染料的吸附效果差^[8-12]，因此，钢渣作为吸附剂对废水染料的吸附具有一定的局限性。因此，如何规模化、无二次污染、高附加值资源化利用钢渣是钢渣利用面临的难题。 

申请人通过查阅大量的专利及文献资料，没有发现有关钢渣基无机聚合物胶凝材料-氧化物半导体复合催化剂的制备以及将该催化剂用于太阳能光催化分解水制备氢气的文献及专利报导。 

以下是发明人给出的参考文献： 

[1]M.Ni,M.K.H.Leung,D.Y.C.Leung,K.Sumathy，A review and recent developments in photocatalytic water-splitting using TiO2for hydrogen production,Renewable and Sustainable Energy Reviews,11(2007)401–425。 

[2]A.Fujishima,K.Honda,Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode.Nature,238(1972)37–38。 

[3]W.W.So,K.J.Kim,S.J.Moon,Photo-production of hydrogen over the CdS-TiO2nano-composite particulate films treated with TiCl4.Int J Hydrogen Energy,29(2004)229-234。 

[4]C.Xing,Y.Zhang,,W.Yan,Band structure-controlled solid solution of Cd1-xZnxS photocatalyst for hydrogen production by water splitting,International Journal of Hydrogen Energy,31(2006)2018-2024。 

[5]Y.J.Zhang,L.Zhang,S.Li,Synthesis of Al-substituted mesoporous silica coupled with CdS nanoparticles for photocatalytic generation of hydrogen,International Journal of Hydrogen Energy,35(2010)438-444。