[發明專利]銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料及其制備方法與其在壓電協同光催化去除有機污染物中的應用

有效

• 申請號: 201910960100.1
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110743541B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 路建美;李娜君
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J23/58
• 分類號: B01J23/58;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/34
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明公開了一種銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料及其制備方法與其在去除有機污染物中的應用；通過垂直沉積法將單分散的聚苯乙烯微球自組裝在FTO玻璃具有導電性的一面，制備三維有序的光子晶體蛋白石模板；將三維有序的光子晶體蛋白石模板浸入含有銠源、鈦源、鍶源的溶液中，再通過煅燒制備銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料；將銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料加入含有污染物的水中，然后光照和/或超聲處理，完成水中污染物的去除。本發明的三維有序大孔銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料能夠被應用在光催化領域，在外力作用下，材料自發極化所形成的內置電場能夠有效分離光致載流子，從而能夠增強光催化性能，提高光催化效率。

技術領域

本發明屬于無機納米材料及壓電協同光催化技術領域，具體涉及一種對可見光響應的三維有序大孔銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料的制備方法及其在壓電協同可見光催化降解水體中有機污染物的應用。

背景技術

隨著工業化快速發展，污水排放量迅速增加，水污染問題越來越嚴峻。傳統的廢水處理方法通常具有能耗大，不能兼容環境的特點，因此需要尋求高效綠色的污水處理方法以治理環境。最近，已報道了許多安全有效、綠色環保的修復方法來消除水生環境中的有機污染物，包括物理吸附、化學氧化、生物降解等。在這些方法中，光催化降解因具有環境友好性高，效率高，成本相對較低，操作條件簡便等優點，被認為是最有潛力的選擇。

然而，一些單組分光催化劑在應用中存在著一些缺陷，例如較高的光生電子-空穴復合率，這導致了其較低的光量子效率和較低的光催化性能。鈦酸鍶（SrTiO₃）是一種鈣鈦礦型光催化材料，具有高穩定性、耐酸堿性好、光照后不發生陽極光腐蝕、來源豐富、安全無毒、低成本等優點，同時它也擁有優異的鐵電、壓電、光電等性能，因而被廣泛研究。然而，鈦酸鍶的寬帶隙僅能吸收太陽光中的紫外光，這極大地限制了它的實際應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種對可見光響應的三維有序大孔反蛋白石材料，并且用相對廉價的過渡金屬銠的氯化鹽代替金、鉑、鈀等貴金屬對鈦酸鍶進行微量的摻雜改性，解決了高昂的成本問題；同時本發明公開的材料能夠通過壓電協同光催化作用快速高效降解水體中的有機污染物。本發明的三維有序大孔銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料能夠被應用在光催化領域，在超聲等外力作用下，材料自發極化所形成的內置電場能夠有效分離光致載流子，從而能夠增強光催化性能，提高光催化效率。

為達到上述目的，本發明具體技術方案如下：

鈦酸鍶反蛋白石材料，其制備方法包括以下步驟：

（1）通過垂直沉積法將單分散的聚苯乙烯微球自組裝在FTO玻璃具有導電性的一面，制備三維有序的光子晶體蛋白石模板；

（2）將三維有序的光子晶體蛋白石模板浸入含有鈦源、鍶源的溶液中，再通過煅燒制備鈦酸鍶反蛋白石材料。

銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料，其制備方法包括以下步驟：

（1）通過垂直沉積法將單分散的聚苯乙烯微球自組裝在FTO玻璃具有導電性的一面，制備三維有序的光子晶體蛋白石模板；

（2）將三維有序的光子晶體蛋白石模板浸入含有銠源、鈦源、鍶源的溶液中，再通過煅燒制備銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料。

一種催化去除水中污染物的方法，包括以下步驟：

（1）通過垂直沉積法將單分散的聚苯乙烯微球自組裝在FTO玻璃具有導電性的一面，制備三維有序的光子晶體蛋白石模板；

（2）將三維有序的光子晶體蛋白石模板浸入含有銠源、鈦源、鍶源的溶液中，再通過煅燒制備銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料；或將三維有序的光子晶體蛋白石模板浸入含有鈦源、鍶源的溶液中，再通過煅燒制備鈦酸鍶反蛋白石材料；

（3）將銠摻雜鈦酸鍶反蛋白石材料或者鈦酸鍶反蛋白石材料加入含有污染物的水中，然后光照和/或超聲處理，完成水中污染物的去除。