[發明專利]可見光響應的光催化劑Ca7Ce2Ti10O31及其制備方法

有效

• 申請號: 201310427772.9
• 申請日: 2013-09-21
• 公開（公告）號: CN103447023A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 方亮;蘇和平;韋珍海
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;C02F1/30
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技術領域

本發明涉及一種可見光響應的鈦酸鹽光催化劑Ca₇Ce₂Ti₁₀O₃₁及其制備方法，屬于無機光催化材料領域。

背景技術

隨著社會經濟的發展,?人們對于能源和生態環境越來越關注,?解決能源短缺和環境污染問題是實現可持續發展、提高人民生活質量和保障國家安全的迫切需要。

1972年Fujishima發現了TiO₂半導體電極在紫外光照射下具有光解水的作用,由此引發了半導體光催化的研究熱潮。其主要領域包括:?(1)以太陽光能為能源,以空氣中的氧氣為氧化劑促使水和空氣中的有機污染物徹底分解成CO₂、H₂O和其它無機鹽,?是一種理想的污染物控制技術;?(?2)利用太陽能將水分解為氫氣和氧氣等化學能,是氫能經濟的重要組成部分;?(3)將太陽能直接轉變為電能。雖然TiO?₂是一種極其優秀的光催化劑,但由于TiO₂的禁帶寬度較大(?3.?2eV)?,只有波長等于或小于387?nm的紫外光才能激發TiO₂產生導帶電子和價帶空穴對從而引發光催化反應。但實際到達地表的太陽輻射能量的波長范圍集中在460~?500nm,紫外成分(?300~?400nm)不足5%,?因此如何高效地利用太陽光進行光催化反應,開發能被可見光激發的光催化劑正日益引起人們的興趣。

為了擴展TiO₂的響應波長范圍以充分利用太陽光,人們對其進行了許多改性研究,?包括金屬離子摻雜、非金屬離子摻雜、表面光敏化、耦合半導體及引入氧空位、離子注入等方法。一些科學工作者已研制出大量的新型多元金屬氧化物可見光催化劑,?三價鉍的復合物如BiVO₄、Bi₂MoO₆、Bi₂Mo₂O₉、Bi₂Mo₃O₁₂和Bi₂WO₄被報道在可見光下具有良好的吸收。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，燒綠石(pyrochlore)結構型化合物Bi₂MnNbO₇(M?=?Al、Ga、In或稀土元素)、鎢錳鐵礦(wolframite)結構型化合物InMO₄(M?=?Nb、Ta)、Stibotantalite?Wolframite結構型化合物BiMO₄(M?=?Nb、Ta)等和鈮鉀復合氧化物光催化劑如層狀結構的KNbO₃、KNb₃O₈、K₄Nb₆O₁₇和孔道結構的K₆Nb_10.6O₃₀等都具有較好的光催化性能。國內外研究者還對一些鈦酸鹽如SrTiO₃、Bi₄Ti₃O₁₂等開展了光催化特性研究。