[发明专利]一种粉末催化材料、含SiO2气凝胶复合多孔纳米催化材料的制备及应用

说明书

本发明公开了一种粉末催化材料为CdBiAlZrWO₉粉末催化材料，采用固相烧结法、聚合物络合法、流变相法或微波合成法进行进一步制备，用于废水中有机污染物的降解催化；以及含SiO₂气凝胶复合多孔纳米催化材料，具体为CdBiAlZrWO₉‑SiO₂气凝胶复合多孔纳米催化材料的制备方法，主要用于废水中有机污染物的降解催化。

技术领域

本发明涉及两种催化材料的制备方法及应用，分别是粉末催化材料 CdBiAlZrWO₉和CdBiAlZrWO₉-SiO₂气凝胶复合多孔纳米催化材料。

背景技术

环境恶化和能源危机已经成为当今社会面临的两个重大问题，在设法降低环境污染的同时，开发和利用清洁无污染的新能源以及尽最大可能利用太阳能对于实现可持续发展具有重要的战略意义。

近年来，光催化降解已经成为污染水和空气净化和处理的有效方法。与常规方法(包括物理，化学和生物过程)相比，光催化被认为是最有效的，具有持久性有机污染物降解的市场前景。因此，对各种有效光催化剂的光催化剂的研究已经成为一个热门话题。二氧化钛(TiO₂)由于其高活性，低成本，无毒性和化学稳定性而被广泛接受为最有希望的光催化剂之一。然而，TiO₂只能吸收紫外光，对可见光面积没有反应，因此TiO₂的利用率低(4％)。紫外光在太阳光谱中仅占5％，而在400和750nm之间的可见光占41％。如果紫外光部分和太阳光的可见光部分可以同时充分利用，光量子效率将大大提高。

制备高效可见光光催化剂的一个主要方向是使用非金属元素如N，S，C 等来代替TiO₂的氧元素。元素掺杂可以减少材料的带隙，将其响应面积扩展到光谱的可见光区，并在一定程度上提高了光量子效率。另一个方向是制备复合氧化物和复合化合物，如rGO/C-MoO₃、Fe₃O₄@CuO、TiO₂/g-C₃N₄和 ZnS-AgInS₂等，其在可见光照射下显示光催化活性。这些作为光催化剂的金属氧化物由于其独特的电子结构排列，电荷传输特性和光吸收性能而具有较高的光催化活性，可以产生光激发的载流子，并且在不同条件下显示出显着的稳定性。氧化铋(Bi₂O₃)是重要的p型半导体，由于其独特的光学和电学性能，已经被广泛研究用于各种应用。Bi₂O₃(2.58eV)的带隙比TiO₂的带隙窄 (3.2eV)，因此已经研究了Bi₂O₃作为可见光驱动的光催化剂。然而，光生电子-空穴对的快速重组导致Bi₂O₃的低活性。此外，已经报道了诸如BiVO₄， Bi₂WO₆，Bi₂MoO₆和BiPO₄之类的许多铋基混合氧化物是优异的可见光光催化剂。Bi6s²电子对可能在这些化合物中起重要作用。

以往的研究表明，O2p和Bi6s混合轨道中的电子的光激发可能导致电荷转移发生在复合氧化物中另一种金属的d轨道上。Cd、Al、Zr和W在基态下各自有一个占据5s、3p、4d、5d的轨道，Cd、Al、Zr、W和Bi复合氧化物可能对可见光照射产生响应。

因此，如何提供一种有效提高有机污染物降解效率的催化材料的制备方法及应用是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种粉末催化材料、含SiO₂气凝胶复合多孔纳米催化材料的制备及应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：