本發(fā)明涉及光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種復(fù)合型硫化鎘光催化劑。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)化步伐的提升和自然資源的過(guò)度使用，伴隨著各種環(huán)境污染、能源稀缺問(wèn)題不斷加劇。因此，治理各種污染，尋找新能源以緩解地球的壓力迫在眉睫。光催化技術(shù)已經(jīng)在廢水處理、氣體凈化、殺菌、防污、自潔材料、染料敏化太陽(yáng)能電池、化妝品、氣體傳感器等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。光催化是基于半導(dǎo)體材料在光激發(fā)下能夠產(chǎn)生具有強(qiáng)還原性的光生電子和具有強(qiáng)氧化性的空穴的基本特性，固體光催化劑能吸收太陽(yáng)光將水和生物質(zhì)分解成氫氣，也能將空氣和水體環(huán)境中的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物氧化或還原降解為無(wú)害物質(zhì)。因此，具有低能耗、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。
目前，國(guó)內(nèi)外研究最多的半導(dǎo)體光催化材料主要是金屬氧化物和硫化物，如Ti02，W03，ZnO，F(xiàn)e203，CdS等。硫化鎘（CdS）因具其有較低的禁帶寬度而在光催化降解有機(jī)污染物領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是由于其具有光腐蝕和不穩(wěn)定現(xiàn)象，使得硫化鎘光催化劑在光催化反應(yīng)過(guò)程中易于分解，從而降低了其光催化效率并限制了其應(yīng)用。硫化鎘納米粒子由于其顆粒過(guò)于細(xì)微，在使用環(huán)境中易于失活和凝聚、不易沉降，導(dǎo)致其很難分離、回收和重復(fù)利用。為解決上述問(wèn)題，增加其使用穩(wěn)定性，將硫化鎘負(fù)載于一定載體上，如玻璃 、硅膠 、活性炭等，但這些載體存在機(jī)械強(qiáng)度較弱、化學(xué)穩(wěn)定性、降低催化活性和熱穩(wěn)定性差等局限。因此，如何提高光催化劑的光催化活性和穩(wěn)定性是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有光催化劑存在的問(wèn)題，提供一種具有比表面積大、催化活性高、對(duì)光源的利用率高、催化效率高、穩(wěn)定性好、環(huán)保無(wú)毒、成本低、可多次重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合型光催化劑。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種復(fù)合型硫化鎘光催化劑，按照重量份數(shù)取各原料：醋酸鎘30-50份、硫脲10-20份、聚乙二醇硬脂酸酯5-10份、赤泥10-15份、金屬卟啉2-3份、鈰鹽1-2份和云母粉10-15份；其制備方法，包括以下步驟：
（1）將醋酸鎘、硫脲加入超聲發(fā)生器中，加入適量水使其溶解，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH至9-10，在頻率為40-60KHz下繼續(xù)超聲30-60min，得懸濁液；
（2）將懸濁液、聚乙二醇硬脂酸酯、赤泥、金屬卟啉、鈰鹽和云母粉加入球磨機(jī)，再加入適量水?dāng)嚢瑁煤隣钗铮?/p>
（3）將上述糊狀物在60-80℃下微波干燥2-3h，干燥后研磨成粉末，再放入馬沸爐在溫度為400-500℃下焙燒3-5h，即得到光催化劑。
優(yōu)選的，以上所述金屬卟啉為鐵卟啉或鈷卟啉中的一種。
優(yōu)選的，以上所述鈰鹽為硫酸鈰、硝酸鈰或硝酸鈰銨中的一種。
優(yōu)選的，以上步驟（2）所述攪拌是在轉(zhuǎn)速為300-500r/min下攪拌30-60min。
優(yōu)選的，以上所述焙燒的升溫速率為5-10℃/min。
優(yōu)選的，以上步驟（3）所述研磨是將物料研磨至粒徑為1.0-2.0mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果為：
1、本發(fā)明制得的光催化劑具有較大的比表面積、良好的孔隙結(jié)構(gòu)及較多的催化活性中心，提高了催化劑的吸附性能，使得光生電子和空穴能夠有效的分離，進(jìn)而提高催化劑的活性和效率，擴(kuò)大了催化劑在可見(jiàn)光范圍的吸收，大大提高催化劑對(duì)太陽(yáng)光的利用率。
2、本發(fā)明以聚乙二醇硬脂酸酯作為分散劑，可以解決催化劑在使用環(huán)境中易于失活和凝聚、不易沉降的問(wèn)題。
3、本發(fā)明以赤泥和云母粉作為載體，不僅能使得催化劑性能更加穩(wěn)定，更容易分離、回收及多次重復(fù)利用，還能提高催化劑的吸附性能和光催化性能。
4、本發(fā)明制備的光催化劑比表面積為150-250m2/g,太陽(yáng)光下1小時(shí)內(nèi)對(duì)羅丹明B的降解率達(dá)到95%以上。
5、本發(fā)明具有原料來(lái)源廣泛、成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、能耗低、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好、吸附性能好、催化活性高、催化效率高等優(yōu)點(diǎn)，在可見(jiàn)光輻照下能高效催化降解廢水有機(jī)污染物，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，更適用于工業(yè)生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本方案進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
一種復(fù)合型硫化鎘光催化劑，按照比例稱取各原料：醋酸鎘30g、硫脲10g、聚乙二醇硬脂酸酯7g、赤泥10g、鐵卟啉2g、硝酸鈰1g和云母粉10g。其制備方法包括以下步驟：
（1）將醋酸鎘、硫脲加入超聲發(fā)生器中，加入150mL水使其溶解，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH至9，在頻率為60KHz下繼續(xù)超聲30min，得懸濁液；
（2）將懸濁液、聚乙二醇硬脂酸酯、赤泥、鐵卟啉、硝酸鈰和云母粉加入球磨機(jī)，再加入150mL水，在轉(zhuǎn)速為300r/min下攪拌60min，得糊狀物；
（3）將上述糊狀物在60℃下微波干燥3h，干燥后研磨成1.0mm的粉末，再放入馬沸爐在溫度為400℃下焙燒5h，即得到光催化劑。
實(shí)施例2
一種復(fù)合型硫化鎘光催化劑，按照比例稱取各原料：醋酸鎘40g、硫脲15g、聚乙二醇硬脂酸酯5g、赤泥12g、鐵卟啉3g、硫酸鈰1.5g和云母粉12g。其制備方法包括以下步驟：
（1）將醋酸鎘、硫脲加入超聲發(fā)生器中，加入200mL水使其溶解，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH至10，在頻率為50KHz下繼續(xù)超聲45min，得懸濁液；
（2）將懸濁液、聚乙二醇硬脂酸酯、赤泥、鐵卟啉、硫酸鈰和云母粉加入球磨機(jī)，再加入150mL水，在轉(zhuǎn)速為400r/min下攪拌45min，得糊狀物；
（3）將上述糊狀物在70℃下微波干燥2.5h，干燥后研磨成1.0mm的粉末，再放入馬沸爐在溫度為450℃下焙燒4h，即得到光催化劑。
實(shí)施例3
一種復(fù)合型硫化鎘光催化劑，按照比例稱取各原料：醋酸鎘50g、硫脲20g、聚乙二醇硬脂酸酯8g、赤泥15g、鈷卟啉3g、硝酸鈰銨2g和云母粉12g。其制備方法包括以下步驟：
（1）將醋酸鎘、硫脲加入超聲發(fā)生器中，加入250mL水使其溶解，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH至10，在頻率為40KHz下繼續(xù)超聲60min，得懸濁液；
（2）將懸濁液、聚乙二醇硬脂酸酯、赤泥、鈷卟啉、硝酸鈰銨和云母粉加入球磨機(jī)，再加入150mL水，在轉(zhuǎn)速為500r/min下攪拌30min，得糊狀物；
（3）將上述糊狀物在80℃下微波干燥2h，干燥后研磨成2.0mm的粉末，再放入馬沸爐在溫度為500℃下焙燒3h，即得到光催化劑。
實(shí)施例4
一種復(fù)合型硫化鎘光催化劑，按照比例稱取各原料：醋酸鎘40g、硫脲18g、聚乙二醇硬脂酸酯10g、赤泥12g、鈷卟啉3g、硝酸鈰銨2g和云母粉15g。其制備方法包括以下步驟：
（1）將醋酸鎘、硫脲加入超聲發(fā)生器中，加入250mL水使其溶解，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH至10，在頻率為60KHz下繼續(xù)超聲60min，得懸濁液；
（2）將懸濁液、聚乙二醇硬脂酸酯、赤泥、鈷卟啉、硝酸鈰銨和云母粉加入球磨機(jī)，再加入150mL水，在轉(zhuǎn)速為500r/min下攪拌45min，得糊狀物；
（3）將上述糊狀物在70℃下微波干燥3h，干燥后研磨成2.0mm的粉末，再放入馬沸爐在溫度為400℃下焙燒3.5h，即得到光催化劑。
催化劑的光催化試驗(yàn)：下面將通過(guò)商用納米硫化鎘光催化劑與本發(fā)明各實(shí)施例制備的光催化劑對(duì)羅丹明B降解率進(jìn)行對(duì)比，測(cè)定結(jié)果如下表所示：
將各實(shí)施例制備的光催化劑和納米硫化鎘光催化劑分別稱取1g，放入1L濃度為50mg/L的羅丹明B模擬水樣，加入石英夾層的反應(yīng)器中，以500 W 氙燈作為太陽(yáng)光源，在轉(zhuǎn)速為500r/min下攪拌輻射1h，采用高效液相色譜法測(cè)定水樣中羅丹明B的濃度，計(jì)算出光催化劑降解率。
由表可知，本發(fā)明各實(shí)施例所制備的光催化劑有較高的光催化活性，太陽(yáng)光下對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率均達(dá)到95%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前市售的產(chǎn)品，具有很好的市場(chǎng)前景。
以上內(nèi)容不能認(rèn)定本發(fā)明具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。