[發(fā)明專利]可見光響應(yīng)的鉭酸鹽光催化劑LiMTa3O9及其制備方法

有效

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• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103157458A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方亮;鄧婧;唐瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/20
• 分類號: B01J23/20;B01J23/847
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可見光響應(yīng)的鉭酸鹽光催化劑LiMTa₃O₉及其制備方法，屬于無機(jī)光催化材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,?人們對于能源和生態(tài)環(huán)境越來越關(guān)注,?解決能源短缺和環(huán)境污染問題是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量和保障國家安全的迫切需要。

從20世紀(jì)70年代末期，人們提出了利用光催化劑分解水中和大氣中的農(nóng)藥以及惡臭物質(zhì)等有機(jī)物，以及涂有光催化劑的固體表面的自我清潔等應(yīng)用實(shí)例。光催化反應(yīng)的原理是光催化劑在吸收了高于其帶隙能量的光子后，生成了空穴和電子，這些空穴和電子分別進(jìn)行氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，達(dá)到分解有害化學(xué)物質(zhì)、有機(jī)生物質(zhì)和殺菌的目的。光催化劑有許多種,?其中最有代表性的是二氧化鈦(TiO₂)，已經(jīng)利用二氧化鈦對水中和大氣中的農(nóng)藥和惡臭物質(zhì)等有機(jī)物進(jìn)行分解，然而二氧化鈦的帶隙是3.2eV,只有在比400nm短的紫外線的照射下才能顯現(xiàn)出活性，只能在室內(nèi)或者有紫外燈的地方工作，幾乎不能利用可見光，這大大的限制了二氧化鈦光催化劑的使用。

考慮到光催化劑在分解有害物質(zhì)中的實(shí)用性，利用太陽光作為光源是不可缺少的。照射向地表的太陽光中波長在500nm附近可見光的強(qiáng)度最大，波長為400nm~750nm的可見光區(qū)的能量大約是太陽光總能量的43%，所以為了高效的利用。最近幾十年來，一系列鈮（鉭）酸鹽光催化劑由于具有較高的光催化活性而被廣泛研究。例如，鈮酸鹽光催化劑Pb₃Nb₄O₁₃、BiNbO₄和Bi₂MNbO₇（M=Al、Ga，In，Y，稀土元素和Fe）等和鈮鉀復(fù)合氧化物光催化劑如KNbO₃、KNb₃O₈、K₄Nb₆O₁₇和K₆Nb_10.6O₃₀等都具有較好的光催化性能。

雖然光催化研究已進(jìn)行了若干年,但目前報(bào)道的具有可見光響應(yīng)的光催化劑種類仍很有限，仍存在著光轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)定性差和光譜相應(yīng)范圍窄等問題,所以研究和開發(fā)新的具有可見光響應(yīng)的高效光催化劑是非常必要。我們對鉭酸鹽LiMTa₃O₉?(M=Mg、Zn或Co)進(jìn)行了光催化性能研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該類化合物具有優(yōu)異的可見光響應(yīng)的光催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有可見光響應(yīng)的鉭酸鹽光催化劑LiMTa₃O₉及其制備方法。

本發(fā)明涉及的具有可見光響應(yīng)的鉭酸鹽光催化劑的化學(xué)組成通式為:?LiMTa₃O₉,?其中M為Mg、Zn和Co中的一種。

上述可見光響應(yīng)的鉭酸鹽光催化劑的制備方法具體步驟為：

（1）將99.9%分析純的化學(xué)原料Li₂CO₃、MO和Ta₂O₅，按LiMTa₃O₉化學(xué)式稱量配料，其中M為Mg、?Zn和?Co中的一種。

（2）將步驟（1）配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨8小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩。

（3）將步驟（2）混合均勻的粉料在1000~1050℃預(yù)燒，并保溫6小時(shí)，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機(jī)等粉碎手段使粒子直徑變小，低于2μm，即得到鉭酸鹽LiMTa₃O₉粉末。

本發(fā)明制備方法簡單、成本低，制備的光催化劑具有優(yōu)良的催化性能,?在可見光照射下具有分解有害化學(xué)物質(zhì)、有機(jī)生物質(zhì)和殺菌的作用。

具體實(shí)施方式

下面將對本發(fā)明進(jìn)行具體說明：

1、為了得到本發(fā)明中所使用的復(fù)合氧化物，首先使用固相合成法制備粉末，即把作為原料的各種氧化物或碳酸鹽按照目標(biāo)組成化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行混合，再在常壓下于空氣氣氛中合成。

2、為了能夠有效利用光，本發(fā)明中的光催化劑的尺寸最好在微米級別，甚至是納米粒子，且比表面積較大。用固相合成法制備的氧化物粉末，其粒子較大而表面積較小，但是可以通過球磨機(jī)等粉碎手段使粒子直徑變小。