[发明专利]利用介质阻挡放电等离子体一步合成复合光电催化剂的方法、产品及其应用

说明书

本发明公开了一种利用介质阻挡放电等离子体一步合成复合光电催化剂的方法，包括步骤：(1)将催化剂粉末加入去离子水中搅拌得到混合液；(2)将基底材料置于等离子体反应器内，加入混合液，空气氛围下，采用介质阻挡放电等离子体法沉积处理得到复合光电催化剂。本发明还公开了所述复合光电催化剂及其在光电催化处理废水和光解水产氢中的应用。本发明使用介质阻挡放电等离子体一步沉积得到不同的复合光电催化剂，方法简单，可以迅速将不同的一元材料或二元材料复合成二元材料或者三元材料，有效缩短制备流程，无需高温高压等实验条件。本发明复合材料具有良好且稳定的光电催化降解污染物的性能，可以进行工业化应用。

技术领域

本发明涉及光电催化技术领域，具体涉及一种利用介质阻挡放电等离子体一步合成复合光电催化剂的方法、产品及其应用。

背景技术

科技的发展带来日益严重的水环境污染问题。光电催化技术作为一种新兴技术，对废水处理效果好，无二次污染，具有良好的发展前景，其核心在于光电催化剂的研发制备。

近年来，科研工作者们已成功开发多种新型光电催化材料，包括各种一元材料，如TiO₂、CeO₂、g-C₃N₄等，以及不同的一元材料复合形成的二元材料和多元材料。比较常见的制备复合材料的方法有水热法、电化学沉积法、浸渍煅烧法等。

介质阻挡放电等离子体技术，在放电过程中，可以在材料表面诱导产生大量含氧活性物质，改善材料的表面性质。同时，与传统的电沉积等制备方法相比，其具有操作简单、制备流程短、对环境友好、高效等优点，引发研究者们的关注。

公开号为CN109569684A的专利说明书公开了一种金属氧化物和g-氮化碳共修饰二氧化钛纳米棒复合光催化剂及其制备和应用。制备方法如下：

(1)采用介质阻挡放电等离子体法分别对金属氧化物和g-C₃N₄进行改性；或对金属氧化物-g-C₃N₄复合物进行改性；

(2)对改性金属氧化物和改性g-C₃N₄进行分布电沉积或对改性金属氧化物-g-C₃N₄复合物一步电沉积；

(3)电沉积结束后晾干然后在氮气氛围下煅烧即得。

上述专利技术所得金属氧化物和g-氮化碳共修饰二氧化钛纳米棒复合光催化剂能够协同降解苯酚和重金属六价铬混合污染物。但是，上述专利技术制备方法较为复杂。

光电催化技术作为治理废水问题的新兴技术，其核心在于催化剂的研发与制备。现有的制备催化材料的方法多种多样，如电沉积、浸渍煅烧、水浴合成等，但存在种种限制。以浸渍煅烧法为例，单纯浸渍所得材料稳定性不够，需在高温、高压、特定气体氛围下进行煅烧，才能使得制备材料性能较稳定，这导致实验耗时较长，所需条件复杂，整个实验流程比较繁琐。

等离子体(Plasma)属于物质的第四种状态。介质阻挡放电，作为典型的低温等离子体反应，具有高能量密度的等离子体，可以形成大而且均匀的放电区域的放电形式，反应效率高、能耗低，适用于纳米材料合成和应用等领域，可轻松在大气压下工作。

现今环境领域，单纯的处理各种无机、有机污染物混合废水已研究颇多，如何在处理污染物的同时，实现能源转化，是比较新兴的研究方向，且日益受到人们关注。这需要制备得到的催化材料既有高效稳定的降解污染物能力，也有良好的产氢、CO₂还原等能力。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种利用介质阻挡放电等离子体一步合成复合光电催化剂的方法，方法简便、能耗低，且实际应用效果稳定高效，所得复合光电催化剂能够有效降解含苯酚和重金属六价铬的混合废水，也可实现阴极还原产氢。