[發(fā)明專利]可見光響應(yīng)的光催化劑BaLi4Ge5O13及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610022536.2
• 申請(qǐng)日: 2016-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN105688887A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方亮;李東升;孫宜華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/14
• 分類號(hào): B01J23/14
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 蔣悅

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BaLi₄Ge₅O₁₃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(guó)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(zhǎng)在500nm附近可見光的強(qiáng)度最大，波長(zhǎng)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,目前對(duì)可見光響應(yīng)的光催化劑的探索與 開發(fā)大部分是通過大量實(shí)驗(yàn)而得出的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),在理論上還無法從化合物的晶 體結(jié)構(gòu)、組成、分子量等理化性質(zhì)上預(yù)測(cè)其光催化性能，因此目前報(bào)道的具有 可見光響應(yīng)的光催化劑種類仍很有限，并存在著光轉(zhuǎn)換效率低、合成困難、穩(wěn) 定性差和光譜響應(yīng)范圍窄等問題,研究和開發(fā)新的制備方法簡(jiǎn)單并具有寬頻 可見光響應(yīng)的高效光催化劑是本領(lǐng)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(yīng)用與發(fā)展。我們對(duì)組成 為BaLi₄Ge₅O₁₃、CaLi₄Ge₅O₁₃和SrLi₄Ge₅O₁₃的樣品進(jìn)行了光催化性能研究。結(jié) 果發(fā)現(xiàn)BaLi₄Ge₅O₁₃帶隙寬度是2.64eV,具有優(yōu)異的可見光響應(yīng)的光催化性能； CaLi₄Ge₅O₁₃和SrLi₄Ge₅O₁₃為絕緣體，在紫外線的照射下也不顯現(xiàn)出活性。

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BaLi₄Ge₅O₁₃及其制備 方法。