[發明專利]一種金屬雜原子磷鋁分子篩高效可見光光催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 200710009684.1
• 申請日: 2007-10-22
• 公開（公告）號: CN101143337A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 顏桂煬;鄭柳萍;翁秀蘭;李國清
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: B01J29/84
• 分類號: B01J29/84
• 代理公司: 福州元創專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種金屬摻雜的非半導體可見光光催化劑材料，特別是涉及一種具有高分散、孤立的金屬摻雜磷鋁分子篩MeAPO-5高效可見光光催化劑的制備方法。

背景技術

光化學原理認為：光催化是光化學和催化科學的交叉點，是指在催化劑參與下的光化學反應；分子內部不同原子之間的特定電荷轉移形成的準“電子-空穴對”高能激發態同樣可導致化學反應發生。

當前，非半導體光催化劑的開發已成為光催化研究的熱點。Anpo等人基于光化學原理提出了高度分散的金屬氧化物在紫外光作用下，能使電子從O₂^-₍₁₎轉移到Mⁿ⁺₍₁₎形成相應的電荷轉移激發態的觀點。Anpo等人通過離子交換以及水熱合成制得的雜原子分子篩催化劑對NO_x和CO₂的水汽光催化還原具有很好的活性和選擇性。他們的工作表明，含過渡金屬的Y沸石和MCM-41介孔分子篩能在骨架內形成孤立的金屬-氧物種電荷轉移激發態：[Me^(n-1)+-O^-]^*，這種激發態類似于半導體的光生電子-空穴對的作用，具有很強的光催化活性。A.G.Panov等人發現，經堿金屬和堿土金屬離子交換的沸石(如NaX、NaY、KY、BaY和CaY等)對烴類有機物的可見光光催化氧化具有很高的選擇性。

沸石用作光催化劑的研究始于最近幾年，Kato等報道了HZSM-5和絲光沸石對甲烷無氧偶聯反應具有光催化活性，認為分子篩中Al-O單元的存在是HZSM-5和絲光沸石產生光催化活性的活性位。A.Moissette在酸性的Al-ZSM-5沸石上負載聯苯(BP)時，發現光生電子-空穴對(BP/H_nZSM-5⁺)具有超長的壽命，其中補償離子H⁺有著重要的作用。福州大學光催化研究所付賢智教授課題組研究了ZSM-5沸石對乙烯及甲基橙的光催化性能，發現光催化性能與樣品中的鐵含量有著良好的對應關系。文獻調研的結果顯示，對雜原子磷鋁分子篩可見光光催化作用的研究尚少見報道，而且金屬離子一般具有可變價態，具有催化氧化還原活性，可實現金屬離子催化選擇氧化反應的多相化，這是當今催化領域中一項十分引人關注的研究課題。

雜原子磷鋁分子篩的出現是分子篩發展史中的一個新飛躍，它所具有新型的晶體結構和獨特性質，特別是由于雜原子引入到磷鋁分子篩的骨架上，極大地提高了雜原子磷鋁系列分子篩的離子交換性能和催化活性。文獻調研發現，有關雜原子磷鋁分子篩催化劑的研究工作雖然活躍，可應用于許多烴類的轉化反應中，如：裂解、氫化等，但在光催化這方面的應用相對較少，僅見到FeAPO-5可用于光催化氧化合成乙二醇等的相關報道，對于制備金屬雜原子磷鋁分子篩高效可見光光催化劑的方法以及雜原子磷鋁分子篩在光催化降解有機染料方面的應用尚未見報道。

發明內容

本發明的目的就在于制備金屬雜原子磷鋁分子篩(MeAPO-5)高效可見光光催化劑。

為實現本發明的目的采用的技術方案如下：

材料磷酸，擬薄水鋁石，金屬鹽，三乙胺、蒸餾水。

配比??按重量(克)比為磷酸∶擬薄水鋁石∶金屬鹽∶三乙胺∶蒸餾水＝20∶10∶1.5～3.5∶8～10∶50的比例。

制備按以上配比，分別取磷酸，擬薄水鋁石(AlOOH)，金屬鹽，三乙胺，蒸餾水混合攪拌均勻后，倒入帶有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜內，并置于馬弗爐中，進行分段升溫晶化反應。先以1℃/min的速率升溫至60～95℃，維持恒溫1～3h后，再以1℃/min的速率升溫至170～190℃，維持恒溫20～40h。隨后自然冷卻至室溫，取出樣品用去離子水洗滌至pH為6～7，于100～120℃烘箱中烘干，即得分子篩MeAPO-5高效可見光光催化劑的原粉。經X射線衍射分析，確定MeAPO-5具有AlPO₄-5分子篩骨架結構，且具有良好的結晶度及純度，晶體為六角棱柱體。

本發明所述的金屬鹽是指硫酸鎂、醋酸鋅、硝酸鐵、硫酸鎳或硫酸錳。