[发明专利]复合型光催化体系及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及复合型光催化体系及其制备方法和应用。所述的复合型光催化体系为，Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/(MoS₂/NiGa₂O₄)‑(BiVO₄/PdS)。首先，通过溶胶‑凝胶法合成上转换发光剂Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂纳米颗粒；其次，通过水热法合成NiGa₂O₄和BiVO₄，并制备Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/NiGa₂O₄‑BiVO₄；最后，负载导带助催化剂MoS₂和价带助催化剂PdS，得到目标产物。本发明设计的新型光催化体系具有强的氧化还原性，并且将污染物视为一种资源，利用光催化技术在污染物去除的同时产生氢能，达到了环境治理同时产生清洁能源的双重目的。

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及复合型的光催化体系Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/(MoS₂/NiGa₂O₄)-(BiVO₄/PdS)的制备及其在可见光照射下光降解有机污染物的同时制氢中的应用。

背景技术

环境污染已经演变为社会发展进程中人类必须面对的严峻问题。在染料行业中会产生一些偶氮类染料，由于它们结构稳定，高毒性，带有吸电子基团，因此很难降解。这类难降解污染物会长期存在于环境中对生态环境和人类健康有很大的危害。然而，单独对这类难降解污染物进行降解而不利用也是资源的一种浪费。所以应该提出一个经济合理的方法来解决这个问题。事实上，难降解污染物可以作为一个可利用的资源，通过一个合适的方法既可以降解污染物又可以同时产生可再生能源，毕竟能源危机已经成为全球关注的问题。迄今为止，已经有很多的方法用来降解污染物，例如生物、理化、絮凝和吸附法，但是生物法由于需要长时间培养微生物，因而处理时间较长；其他方法只是仅仅停留在如何降解污染物层面上，没有形成一种绿色高效的有利于环境的污染物降解体系。相比较之下，光催化法拥有高效性、对废水无选择性的特点，并且半导体光催化剂化学性质稳定，氧化还原性强，使用寿命长。因此，通过光催化法，利用廉价丰富的太阳能发生氧化还原反应，实现对难降解污染物的降解及同时产生高燃烧值、燃烧产物的水和无环境污染的氢能。该方法不仅降解了污染物还提供了一种简便的产氢技术，实现了环境治理与生产清洁能源的双重目的。

为了实现上述的双重目的，应选择具有强氧化还原活性的宽带隙半导体催化剂。然而可供选择的此类半导体材料非常少，并且由于宽的带隙需要非常高的能量来激发。因此如何得到一个具有强氧化还原活性的光催化体系，以实现光催化降解同时制氢，是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是选择一个具有较负导带的催化剂与一个具有较正导带的催化剂进行复合，制备一个具有强氧化还原活性的复合型光催化体系Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/(MoS₂/NiGa₂O₄)-(BiVO₄/PdS)，并实现在可见光照射下对有机污染物降解的同时制氢。

本发明采用的技术方案是：复合型光催化体系，所述的复合型光催化体系为，Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/(MoS₂/NiGa₂O₄)-(BiVO₄/PdS)。