[發明專利]NaLuF4：Gd，Yb，Tm/TiO2 納米復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310610151.4
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103846097A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 尹東光;宋凱琳;歐陽娟;王成成;劉兵
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01J27/135
• 分類號: B01J27/135;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

????本發明涉及一種NaLuF₄：Gd，Yb，Tm/TiO₂?納米復合材料及其制備方法。

背景技術

印染工業的發展加劇了環境污染，并且這類染料污染物常常包含一個或多個苯環，通過傳統的化學和生物方法無法完全降解此類污染物。以半導體TiO₂為催化劑的多相光催化技術在環境污染治理方面具有巨大的發展潛力已經引起了人們越來越多的關注。TiO₂與其它催化劑相比，具有穩定性的物理-化學性能、耐光腐蝕性、無毒、光催化活性高等優點。但是，TiO₂的能帶寬度為3.2eV，只有吸收波長小于387.5nm（3.2eV）的紫外光才能生成光生載流子，誘發光催化反應。而太陽光中的的紫外光含量僅占4%，可見光與近紅外光分別占49%和46%，因此在太陽光下TiO₂的光催化活性很低。而如果采用紫外光照射，需要很高的成本并受儀器與環境的限制，因此，這很大程度上阻礙了TiO₂光催化技術的應用。國內外許多學者研究了利用金屬、非金屬摻雜、半導體復合等技術對TiO₂進行改性以提高其對可見光的吸收，進而提高其光催化活性。雖然此類方法表明改性后的TiO₂的吸收光譜相比純TiO₂可產生一定程度的紅移，具有可見光催化活性。但由于直接吸收可光光所產生的電子-空隙能量較低，反應活性較差，很難徹底降解有機污穢物。

上轉換納米晶是一種能將能量較低的近紅外光轉化為能量較高的紫外光的材料。將上轉換材料與TiO₂復合后，當太陽光照射到復合光催化劑上時，上轉換納米晶能吸收近紅外光，并將近紅外光轉換為能被TiO₂直接吸收利用的紫外光。TiO₂吸收由紫外光后產生能量高的具有強氧化-還原能力光生電子與空穴。

發明內容

????本發明的目的之一在于提供一種NaLuF₄：Gd，Yb，Tm/TiO₂納米復合光催化劑。

????本發明的目的之二在于提供該催化劑的制備方法。

????為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種NaLuF₄：Gd，Yb，Tm/TiO₂納米復合光催化劑，其特征在于該催化劑是由NaLuF₄：Gd，Yb，Tm上轉換納米晶與納米TiO₂復合而成，其中NaLuF₄：Gd，Yb，Tm與TiO₂的質量比為1:1～1:3。

一種制備上述的NaLuF₄：Gd，Yb，Tm/TiO₂納米復合光催化劑的方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

a.????LuCl₃、GdCl₃、YbCl₃和TmCl₃按??110：48：40：1?~?120：50：45：1的摩爾比混合后，加入油酸和十八稀，其中每毫摩爾TmCl₃加入1000~1500ml油酸和2800-3200ml十八稀；加熱到160℃維持30min，待混合物冷卻到室溫后，再加入含NaOH和NH₄F?的甲醇溶液，甲醇溶液中NaOH和NH₄F?的濃度分別為0.2~0.3mol/l?和0.3~0.5?mol/l，每毫摩爾TmCl₃加入1800~2200ml所述甲醇溶液；攪拌反應30min；隨后再加熱到100℃并維持30min；去除甲醇和水，在惰性氣氛保護下加熱到300℃，維持1h；自然冷卻后，分離，用乙醇和水洗滌，即得到NaLuF₄：Gd，Yb，Tm；?

b.????將步驟a所得NaLuF₄：Gd，Yb，Tm分散于環己烷中，加入巰基乙酸的乙醇溶液，其中NaLuF₄：Gd，Yb，Tm和巰基乙酸的摩爾比為?1：400～1：300，攪拌反應48h，最后離心分離產物，使用乙醇和去離子水洗滌，所得產物重新分散在乙醇中，得到改性后的NaLuF₄:?Gd,?Yb,?Tm；