[發明專利]可見光響應的光催化劑Li3Zn2Nd5O11及其制備方法

在審

• 申請號: 201510652279.6
• 申請日: 2015-10-10
• 公開（公告）號: CN105268426A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 葛夢蘭;方亮;李潔
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可見光響應的光催化劑Li₃Zn₂Nd₅O₁₁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。

從20世紀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藥以及惡臭物質等有機物，以及涂有光催化劑的固體表面的自我清潔等應用實例。光催化反應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行氧化反應和還原反應，達到分解有害化學物質、有機生物質和殺菌的目的。光催化劑有許多種,其中最有代表性的是二氧化鈦(TiO₂)，已經利用二氧化鈦對水中和大氣中的農藥和惡臭物質等有機物進行分解，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出活性，只能在室內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中的實用性，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附近可見光的強度最大，波長為400nm~750nm的可見光區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和研究已經取得了一系列重大的成果，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，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其本征光催化效應很弱或沒有活性。

雖然光催化研究已進行了若干年,目前對可見光響應的光催化劑的探索與開發大部分是通過大量實驗而得出的經驗總結,在理論上還無法從化合物的晶體結構、組成、分子量等理化性質上預測其光催化性能，因此目前報道的具有可見光響應的光催化劑種類仍很有限，并存在著光轉換效率低、合成困難、穩定性差和光譜響應范圍窄等問題,研究和開發新的制備方法簡單并具有寬頻可見光響應的高效光催化劑是本領域科技人員一直渴望解決但始終難以獲得成功的難題，這在很大程度上限制了光催化劑的廣泛應用與發展。我們對組成為Li₃Zn₂Nd₅O₁₁、Li₃Zn₂Bi₅O₁₁和Li₃Zn₂La₅O₁₁的樣品進行了光催化性能研究。結果發現Li₃Zn₂Nd₅O₁₁帶隙寬度是2.66eV,具有優異的可見光響應的光催化性能；Li₃Zn₂La₅O₁₁帶隙寬度大于3.2eV，在紫外線的照射下才顯現出活性；Li₃Zn₂Bi₅O₁₁為絕緣體，在紫外線的照射下也不顯現出活性。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有可見光響應的光催化劑Li₃Zn₂Nd₅O₁₁及其制備方法。