[發(fā)明專利]可見光響應(yīng)的光催化劑CuTi2V4O15及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410548140.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN104275188A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方維雙;蘇和平;李潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/847
• 分類號(hào): 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)的光催化劑CuTi₂V₄O₁₅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(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,?人們對(duì)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(duì)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，鉍系光催化劑的開發(fā)和研究已經(jīng)取得了一系列重大的成果，三價(jià)鉍的復(fù)合物如BiVO₄、Bi₂MoO₆、Bi₂Mo₂O₉、Bi₂Mo₃O₁₂和Bi₂WO₄被報(bào)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，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,?但是在可見光范圍內(nèi)其本征光催化效應(yīng)很弱或沒有活性。

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)定性差和光譜響應(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(duì)組成為ZnTi₂V₄O₁₅、MgTi₂V₄O₁₅、CuTi₂V₄O₁₅、NiTi₂V₄O₁₅的化合物進(jìn)行了光催化性能研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CuTi₂V₄O₁₅的帶隙是2.73eV,?具有優(yōu)異的可見光響應(yīng)的光催化性能，其它樣品的帶隙寬度都大于3.2eV，只能在紫外線的照射下才能顯現(xiàn)出活性。

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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)的光催化劑CuTi₂V₄O₁₅及其制備方法。

本發(fā)明涉及的具有可見光響應(yīng)的光催化劑的化學(xué)組成式為:?CuTi₂V₄O₁₅。

上述可見光響應(yīng)的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CuO、TiO₂和V₂O₅的原始粉末按CuTi₂V₄O₁₅的組成稱量配料。