[發明專利]一種具有捕捉-催化性能的氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310071212.4
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103212400A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 劉宏;田健;桑元華;郝品;趙振環;王興琪;陳少偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術領域

本發明涉及一種光催化材料及其表面改性方法，特別涉及一種具有捕捉-催化性能的氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構光催化劑以及該催化劑的制備方法，屬于光催化材料及其制備的技術領域。?

背景技術

在全球性環境污染日趨嚴重的今天，如何高效治理環境污染引起世界各國的廣泛關注。而二氧化鈦作為一種性能穩定的高效光催化劑，具有價格低廉，化學性質穩定，無毒無腐蝕等優點，使其成為目前研究最為深入和廣泛的半導體材料之一。但粉末狀納米二氧化鈦在使用過程中存在著分離和回收的困難，限制了光催化技術的實際應用，而一維二氧化鈦納米帶可以克服上述缺點，日益成為研究的熱點。但由于二氧化鈦納米帶禁帶寬度較寬（3.2eV），只能利用紫外光，而紫外光只占到太陽光總能量的5%，對太陽光的利用率很低。因此，拓展二氧化鈦納米帶的光響應光譜范圍從紫外光光區到可見光光區，已成為增強二氧化鈦納米帶光催化效應所面臨和需要解決的問題。?

氧化鈰是一種能被可見光激發的半導體材料，禁帶寬度為2.7eV，無毒并且成本低，受到廣泛的研究。因此在二氧化鈦納米帶表面負載可見光催化劑，如氧化鈰，既可以降低光生電子空穴的復合，也能拓展可將光催化響應，是一種有效的增強紫外及可見光催化效應的技術途徑。然而迄今為止，對于氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構光催化劑的制備及光催化應用還未見報道。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有捕捉-催化性能氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構光催化劑及其制備方法。?

本發明所述具有捕捉-催化性能的氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構光催化劑，其特征在于：所述催化劑由二氧化鈦納米帶和在二氧化鈦納米帶上液相生長的氧化鈰納米顆粒構成，其中所述二氧化鈦納米帶的寬度為50-200nm，厚度為20-40nm，所述在二氧化鈦納米帶上液相生長的氧化鈰納米顆粒的直徑為6±2nm。?

上述具有捕捉-催化性能的氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構光催化劑的制備方法，步驟是：?

（1）將摩爾比為1:10-10:1的硝酸鈰和二氧化鈦納米帶混合，充分溶解于去離子水中形成透明溶液；?

（2）將氨水滴加到透明溶液中，調節溶液pH值至pH=10±0.1，并磁力攪拌1±0.1小時，然后將攪拌后的溶液置于水熱反應釜內100°C±1°C下反應48±2小時；?

（3）過濾步驟（2）中反應后的溶液，將生成的沉淀物用去離子水洗滌，然后將分離到的沉淀物置80°C±1°C保溫12±2小時；?

（4）將保溫處理后的沉淀物置550°C±10°C條件下退火2±0.2小時，即得具有捕捉-催化性能的氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構光催化劑。?

上述具有捕捉-催化性能的氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構光催化劑的制備方法中：所述硝酸鈰和二氧化鈦納米帶混合的摩爾比優選為2:10。?

本發明利用共沉淀法和水熱法得到氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構光催化劑，該光催化劑具有比表面積大，容易捕捉污染物分子，可以有效抑制光生電子空穴的復合和利用紫外及可見光，有效提高太陽光的利用率，從而具有顯著的光催化增強效應。實驗檢測知本發明所述光催化制備方法得到二氧化鈦納米帶表面氧化鈰納米結構分布有6納米左右，二氧化鈰納米顆粒的存在顯著提高了對污染物分子的捕捉。?

本發明利用共沉淀法和水熱法，在二氧化鈦納米帶表面負載氧化鈰納米顆粒，方法簡單，成本低，制備的具有捕捉-催化性能氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構比表面積大，易于捕捉污染物分子，有利于紫外及可見光的吸收，顯著抑制光生電子空穴的復合，從而大大提高了材料的光催化性能。?

附圖說明

圖1為本發明實施例2制備的氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構的低倍透射電鏡（TEM）像（圖a）、高分辨透射電鏡（HRTEM）像（圖b）和選取電子衍射像（圖b插圖）。?

圖2為本發明實施例2制備的氧化鈰/二氧化鈦納米帶表面異質結構和單一結構氧化鈰納米顆粒、二氧化鈦納米帶、P25對甲基橙溶液的光催化降解率-時間的變化曲線。?

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步詳細、完整地說明，但并不限制本發明的內容。?

實施例1?