[發明專利]一種碳摻雜鈣鈦礦型光催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 200810072299.6
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN101422733A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 賈立山;唐勇;李清彪;宋浩;方維平;李娟娟
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;A62D3/172;A62D101/28
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種光催化劑，尤其是涉及一種利用微生物菌作為碳源對鈣鈦礦進行摻碳改性得到性能更高的鈣鈦礦型光催化劑及其制備方法。?

背景技術

鈣鈦礦作為氧化還原催化劑和光催化劑，通過催化氧化燃燒和光催化氧化降解廢水廢氣中的甲醛和苯類等有機物，從而達到凈化環境的目的。近來人們又發現鈣鈦礦在水分解制氫和燃料電池中呈現良好的催化性能，但鈣鈦礦催化劑的催化性能還有待于進一步提高，特別是光催化過程中可見光利用率不高，一直是人們關注的問題。近年來光催化劑用非金屬如碳、氮等元素的摻雜來提高光催化活性已經成為光催化領域的熱點之一。?

Teruhisa等(Teruhisa?O?et?al，Appl?Catal?A：General，2005，288：74-79)利用硫脲與鈣鈦礦SrTiO₃粉末機械混合后經500℃焙燒得到摻碳的SrTiO₃，使催化劑的禁帶寬度減小，從而提高了光催化效率。?

然而采用機械混合煅燒法，摻雜過程不易控制，摻雜復重性較差，低分子的有機物易在煅燒過程中使碳流失，從而使碳摻雜后鈣鈦礦光催化性能的提高受到限制。2002年本申請人在公告號為CN1388256的發明專利中提供一種用細菌菌體從低濃度的鈀離子廢液中回收鈀的方法，采用的細菌為地衣芽胞桿菌(Bacillus?Licheniformis)，株號為R08(該菌體保存于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，登記編號為0503，株號為R08)。該方法中首先將菌體濃度為0.4～2.0g/L的R08菌體細胞溶液與濃度為30～300mg/L的Pd²⁺水溶液混合，于5～60℃，pH2.0～3.5的條件下，按130次/min的振蕩頻率振蕩3～90min，然后過濾Pd²⁺菌體作用液，將過濾后的吸附Pd²⁺的菌體于室溫下放置6～48h，最后經550～800℃灼燒1.5～3h后得金屬鈀。方法簡便，成本低，特別適合于從低濃度的Pd²⁺溶液中回收鈀，Pd²⁺吸附率可高達99％。地衣芽孢桿菌是一種具有絡合吸附性質的菌種。?

發明內容

本發明的目的是提供一種具有摻碳方法簡單，摻碳易于控制，在可見光下光催化活性高等特點的碳摻雜鈣鈦礦型光催化劑及其制備方法。?

本發明利用地衣芽孢桿菌表面活性基團的絡合作用，作為絡合摻雜劑，替代溶膠-凝膠法常用絡合劑檸檬酸等，與金屬離子發生絡合，在一定條件下形成凝膠，經過熱處理形成摻碳的鈣鈦礦。

本發明所述的碳摻雜鈣鈦礦型光催化劑為：?

C-La_1-yA_yB_1-xD_xO₃

其中B為Fe³⁺、Co³⁺或Ni³⁺等過渡金屬，A為Sr²⁺，D為Cu²⁺或Fe³⁺等過渡金屬，0≤x≤0.15，0≤y≤0.08。?

本發明所述的碳摻雜鈣鈦礦型光催化劑的制備方法包括以下步驟：?

1)將硝酸鑭溶液、過渡金屬硝酸鹽溶液和檸檬酸溶液混合，得混合溶液；?

2)在混合溶液中加入R08菌粉，經超聲波輻照后，在紅外燈下形成凝膠；?

3)將凝膠預鍛燒后，焙燒得到摻碳鈣鈦礦，記為：C-La_1-yA_yB_1-xD_xO₃。?

硝酸鑭溶液的濃度和過渡金屬硝酸鹽溶液的濃度最好均為0.1～0.8mol/溶液。最好La∶A∶B∶D∶檸檬酸＝1-y∶y∶1-x∶x∶0.6。?

按質量比，最好檸檬酸∶R08菌粉＝(0.25～1)∶1。超聲波輻照的時間最好為30～60min，預鍛燒的溫度最好為350～450℃，預鍛燒的時間最好為2～3h；焙燒的溫度最好為700～850℃，焙燒的時間最好為4～5h。?

以下給出微生物絡合法制備的C-La_1-yAyB_1-xD_xO₃光催化劑的光催化活性評價方法。?

1、二氧化碳光催化還原?