[發明專利]一種全光譜響應雙摻雜氟化鑭/凹凸棒石上轉換復合光催化材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201811093222.7
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109158117B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 李霞章;馬素娟;左士祥;嚴向玉;姚超;劉文杰
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J27/138
• 分類號: B01J27/138;B01J35/10;C02F1/30;C02F1/28;C02F101/38
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明屬于光催化材料領域，特別涉及一種雙摻雜氟化鑭/凹凸棒石上轉換復合光催化材料及其制備方法與應用。將La(NO₃)₃·6H₂O，Tm(NO₃)₃·6H₂O，Yb(NO₃)₃·5H₂O，NH₄F，鹽酸改性ATP分別加入到去離子水中溶解，磁力攪拌30min使其充分混合均勻，調節體系pH值為4～5。然后將其轉移到微波水熱釜里進行反應，設定功率400W反應1?2h，設定溫度為160～200℃，將制備的樣品離心分離并用去離子水洗滌，然后將樣品烘干，研磨，即制得一種鐿銩雙摻雜氟化鑭/凹凸棒石上轉換復合光催化材料。將該材料應用于模擬汽油光催化脫氮，在3h光照下，脫氮率可達到85％。

技術領域

本發明屬于光催化材料領域，具體涉及一種全光譜響應鐿銩雙摻雜氟化鑭/凹凸棒石上轉換復合光催化材料及其制備方法與應用。

背景技術

光催化技術具有反應條件溫和、效率高、能耗低及沒有二次污染等特點，在油品脫硫、煙氣脫硝和有機物降解等方面的應用已十分成熟，但在油品脫氮方面的報道并不多見。目前國內外對油品中含氮化物的脫除越來越重視，因此光催化技術用于油品脫氮具有非常重要的研究意義和應用價值。

傳統催化加氫脫氮技術是目前使用范圍最廣、處理技術最為成熟的脫氮工藝。但該工藝需要在高溫、高壓條件下進行，成本相對過高，使這項工藝的推廣受到極大限制，難以實現規模化應用。而由于其金屬摻雜實現有效地光生電子與空穴分離及改變帶隙以拓寬光響應范圍，半導體光催化脫氮材料目前受到廣大相關科研工作者的關注。但該類材料對太陽光的利用率較低，達不到理想的光催化脫氮效果。因此探索一種高效、操作簡便且低能耗的方法以去除油品中的有機氮化物具有非常重要的意義。稀土摻雜氟化物上轉換復合光催化材料能提高太陽光利用率，CN201810340657.0中公開了一種鐠摻雜氟化鈰/凹凸棒石上轉換復合光催化材料及其制備方法與應用，但是該催化劑只能實現將太陽光中的可見光上轉換為紫外光，并不涉及近紅外光，因此光響應范圍有限，并且鐠摻雜氟化鈰與凹凸棒石之間形成的是直接接觸異質結構，催化效果可預料。所以本發明提供了一種可以實現全光譜響應將太陽光全部利用的復合催化劑，對顯著提高光催化脫氮效率及太陽光利用率具有重大意義。

發明內容

LaF₃:Yb³⁺,Tm³⁺是一種具有獨特物理和化學性能的功能性稀土氟化物，具有優良的上轉換發光效應。

為解決太陽光利用率問題，本發明提供了一種鐿銩雙摻雜氟化鑭/凹凸棒石上轉換復合光催化材料，在鹽酸改性處理后的凹凸棒石表面原位生長粒徑均勻的鐿銩雙摻雜氟化鑭納米顆粒，鐿銩雙摻雜氟化鑭和改性凹凸棒石之間通過氟空位構建Z型異質結構，相比于單獨的直接接觸Z型異質結構，光生載流子遷移更快，有利于光生電子與光生空穴分離且不易復合，且有利于得到更高的氧化還原電勢，因此光催化活性更高。一方面，LaF₃:Yb³⁺,Tm³⁺作為上轉換發光材料，可將近紅外光上轉換為可見光和紫外光，擴大復合材料的光響應范圍并顯著提高自然光利用率；另一方面，Tm³⁺具有較豐富的能級，具有較高上轉換發光效率，最適合高能光子的產生。而LaF₃中的Yb³⁺,Tm³⁺的離子半徑與La³⁺接近，使得Yb³⁺,Tm³⁺均可以摻雜進入La³⁺的主體晶格中。并且LaF₃具有高化學穩定性和較低聲子能量，因此非常適用于基體材料。