源采用 氙灯或高压汞灯，在密闭的由多个阀门控制的玻璃管路内部照明反应器内进行分解水制取 氢气。
6. 粉末催化材料Ce3_xSbxTa07(0. 5 <X< 1)的制备方法，其特征是： (1) .采用蒸发诱导自组装法制备介孔纳米粉末Ce3_xSbxTa07(0. 5彡X彡1): a.制备所用试剂为Ce(NO3)3 ? 6H20,SbCl3,TaCl5，氨水，无水乙醇，共聚物P123 (EO2ciPO7ciEO2tl)，试剂分析等级都为分析纯级。 b?以Ce3_xSbxTa07(0.5彡X彡1)分子式中的Ce、Sb、Ta原子比 (3-x) :X: 1 (0? 5 彡X彡 1)为Ce(NO3) 3 ? 6H20、SbClJPTaCl5的摩尔比，使用电子分析 天平分别称取一定量的Ce(NO3) 3 ? 6H20、SbClJPTaCl5，然后溶解到25mL去离子水中。 c. 使用电子天平称取1.2gP123溶于25mL无水乙醇中，保持35°C~40°C，持续磁力搅 拌，直至溶液变澄清后加入4. 5mL氨水，升温到70°C~75°C至溶液再次变澄清。 d. 将25mL溶有Ce(NO3) 3 ? 6H20、SbClJPTaCl5的水溶液滴加到c步骤第二次澄清后 的溶液中，恒温持续搅拌至溶液澄清后，逐渐降至室温，陈化40h，100°C烘干24h，制得前驱 体。 e. 将干燥的前驱体，在球磨机中研磨，压制成片，放入高温烧结炉中烧制，升温条件如 下：①由20°C升温至200°C，升温时间为SOilOjn;②由200°C升温至500°C，升温时间为 40±10min;③由500°C升温至800°C，升温时间为40±10min;④在800°C保温180min~ 240min;等待炉温降至室温后，取出粉末压片研磨粉碎粒径为0.04-0. 20微米，制得 Ce3_xSbxTa07(0. 5 <X〇 粉末。 (2).米用爆轰法制备纳米粉末Ce3_xSbxTa07 (0. 5 <X< 1)，其特征是： a.制备所用试剂为Ce2O3 (分析纯），Sb2O3 (分析纯），Ta2O5 (分析纯），助燃剂尿素（分 析纯），炸药黑索金（C3H6N3 (NO2) 3,RDX)。 b?以Ce3_xSbxTa07(0.5彡X彡1)分子式中的Ce、Sb、Ta原子比 (3-x) :X: 1(0. 5彡X彡1)作为Ce203、Sb203和Ta2O5中Ce、Sb和Ta的摩尔比，使用电子 分析天平分别称取一定质量的Ce203、Sb203、Ta2O5，分散于30mL去离子水中，超声15min，保 证混合均匀，抽滤，截留物转入恒温箱于l〇〇°C维持一定时间30±5min，使含水量减少到一 定程度取出。 c. 使用电子天平称量一定质量的尿素和黑索金（质量比1 : 10)，按先后顺序加入b 步骤中含有一定水量的混合药品中，黑索金与b步骤中混合药品质量比为1 : 1，缓慢搅拌 混合均匀制成塑性混合炸药，将塑性混合炸药到3x3cm的药包中，雷管置于药包中心，用三 根长度为13cm的吊线将药包悬挂于密闭钢制爆炸容器中心位置，接好雷管和导线，关闭泄 压孔，然后将整个装置密封，用MFD-100型发爆器引爆电雷管。 d. 爆轰反应结束后，沉积lOmin，开启球阀泄压至正常室内气压，待自然冷却至室温 后，除去杂质（雷管皮，炮线），收集爆轰产品Ce3_xSbxTa07(0. 5彡X彡1)前驱体。 e. 将除杂的Ce3_xSbxTa07(0.5<x<l)前驱体放入高温烧结炉中，于800°C焙烧2h，升 温幅度为5°C/min，待炉温降至室温后，取出样品，研磨，制得Ce3_xSbxTa07(0. 5彡X彡1)纳 米粉末。 f. 制备所用爆炸反应容器为球形，钢制，半径150_，壁厚10_，分上下两个半球，两半 球经过螺栓连接，用耐高温金属橡胶密封圈封闭；上半球顶部设有开孔，直径为50mm，孔口 与孔盖用螺栓（直径5mm)连接，孔盖设有三个挂环，用于悬挂药品；右上部设有泄压孔，孔 直径为10_，爆轰时关闭，爆轰结束产物沉积完全后开孔泄压，上下半球可打开便于收集爆 轰产物；底部设有支架增加稳定性；此装置可以根据反应药品量设计相应的体积，也可利 用已有技术进行改进增加感温和感压设备，实现实时监控球体内温度和压力。 7.Ce3_xSbxTa07(0. 5 <X< 1)-粉煤灰沸石纳米复合材料的制备方法，其特征是： 采用脉冲激光溅射沉积的方法： ⑴.革E材制备：以上述蒸发诱导自组装法制备Ce3_xSbxTa07 (0. 5 <X< 1)祀材，革巴材 直径为10~12mm，厚度为2mm; (2) .衬底制备： a. 电子分析天平准确称取粉煤灰35g、氢氧化钠42g，充分混合均勾，等量分成两份分 别装填于2个50mL镍坩埚内，盖上盖子。 b. 将装填好的镍坩埚置于马弗炉中，在650°C下高温煅烧60min，随炉冷却后即可得到 浅绿色粉煤灰沸石碱熔融物。 c. 将粉煤灰沸石碱熔融物从镍坩埚中取出，在研钵中研磨至粉末状装到塑料瓶中备 用。 d. 准确称取粉煤灰沸石碱熔融物20g，并加入200mL蒸馏水，在室温条件下于磁力搅拌 器上搅拌陈化12h(磁力搅拌器的转速为350r/min)。 e. 将搅拌陈化好的胶体溶液转入锥形瓶，使其在磁力搅拌器上于l〇〇°C下进行晶化 6h〇 f. 将e步骤晶化好的混合溶液全部转入烧杯中，用自来水进行充分洗涤至pH值为7~ 8时即可转入恒温干燥箱于105°C进行干燥，干燥时间大约为6~8h。 g. 将f?步骤干燥好的粉煤灰沸石取出，选取粉煤灰沸石颗粒作为衬底。 (3) .采用脉冲激光溅射沉积，以氮气为保护气氛，氮气和氧气（纯度为99. 99%)的压 力为9~10Pa，沉积室内初始压力为5Xl(T5Pa~2. 5x10 _3Pa，激光主波长为240nm，激光功 率密度为I. 5~3J/cm2,靶材至衬底的距离为4~6cm，衬底的温度为300~500°C，溅射Ce3_xSbxTa07(0. 5 <X< 1)靶材至粉煤灰沸石衬底表面，在粉煤灰沸石衬底上沉积薄膜，薄 膜沉积时间为100~130min，将上述膜于氮气环境中800± 10°C温度下处理60±lOmin，使 之晶化而得到所需Ce3_xSbxTa07 (0. 5 <X< 1)-粉煤灰沸石纳米复合材料。
8.新型光电极Ce3_xSbxTa07(0. 5彡X彡1)的制备技术 a.制备所用试剂：Ce3_xSbxTa07(0. 5彡X彡1)(自制），碘（分析纯），乙酰丙酮（> 99. 5% )N719 染料。 b?用量筒量取50mL乙酰丙酮（> 99. 5 % )至烧杯中，使用电子分析天平称取40mg上 述方法制备的Ce3_xSbxTa07(0. 5 <X< 1)粉末和IOmg碘加入乙酰丙酮中，使用超声分散仪 超声20min，保证充分混合均匀后，静置30min，形成电泳溶液。 c. 取两块清洗烘干的FTO作为两个电极垂直相对放入b步骤制作的电泳溶液中，用电 极夹固定牢固，距离控制在1~I. 5cm，连接好外电源，电泳电压设为20~25V，电泳的时间 依据所需的膜厚设置，此处取30~40min。 d. 取c步骤电泳沉积了Ce3_xSbxTa07(0. 5 <X< 1)颗粒薄膜的FTO(氟掺杂氧化锡） 置于高温炉中，设置升温速率为l〇°C/min，并在450°C保温30min。锻烧结束后自然冷却至 80°C时，将FTO取出置于3xl04mol/L的N719染料中浸泡24h，得到可以表征光电性能的新 型Ce3_xSbxTa07(0. 5 彡X彡 1)光电极。
【专利摘要】本发明采用蒸发诱导自组装法和爆轰法制备了粉末光催化材料Ce3-xSbxTaO7(0.5≤x≤1)，粒径大小为0.04～0.40微米；采用脉冲激光溅射沉积法制备具有多孔纳米结构的复合催化材料Ce3-xSbxTaO7(0.5≤x≤1)-粉煤灰沸石；采用电泳法制备新型Ce3-xSbxTaO7(0.5≤x≤1)光电极，光电转化效率为7.8％。在光催化剂应用中，以Ce3-xSbxTaO7(0.5≤x≤1)和Ce3-xSbxTaO7(0.5≤x≤1)-粉煤灰沸石为催化剂通过光催化反应系统在可见光下降解废水中的有机污染物稻丰散、亚甲基兰和磺胺甲恶唑。此外采用Ce3-xSbxTaO7(0.5≤x≤1)和Ce3-xSbxTaO7(0.5≤x≤1)-粉煤灰沸石为催化剂，或分别负载Pt、NiO和RuO2辅助催化剂，以氙灯或高压汞灯为光源，在密闭的由多个阀门控制的玻璃管路内部照明反应器内进行分解水制取氢气。本发明为环境净化和新能源的开发提供了一条理想的途径，具有显著的社会、经济和环境效益。
【IPC分类】B01J29-00, C01B3-04, B01J35-10, C25B1-04, B01J23-20, C02F1-30
【公开号】CN104689812
【申请号】CN201410841663
【发明人】栾景飞, 郭宁彬, 胡文华
【申请人】南京大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年12月26日