[發明專利]一種光催化復合材料

在審

• 申請號: 202010169643.4
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN113385166A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 常蘇捷;石磊;盛煥瑤;王建鵬;谷子豐
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: B01J23/20
• 分類號: B01J23/20;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/38
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本發明公開了一種光催化復合材料，主要是一種四氧化三錫納米片負載立方體鉭酸鈉的光催化復合材料，所述立方體鉭酸鈉的邊長為300?500nm，所述四氧化三錫納米片的單片面積為400?20000 nm²，厚度為5?10nm。本發明還公開了所述復合材料在紫外—可見光下對有機污染物的氧化降解中具有很高的活性，其制備方法簡單，成本低廉，原料豐富，可實現對復合材料在形貌和組分上的調控。

技術領域

本發明涉及一種光催化復合材料，尤其涉及一種表面負載四氧化三錫納米片的立方體鉭酸鈉光催化復合材料，屬于光催化材料領域。

背景技術

目前，環境污染和能源危機成為當今世界面臨和亟需解決的兩大難題。鈣鈦礦型鉭酸鈉屬于ABO3型結構，具有特殊的晶體結構、電子結構和能帶結構而逐漸成為光催化材料研究中的熱點，尤其是單斜晶型的鉭酸鈉具有良好的光催化活性，它的晶體是由TaO6八面體以共頂點的方式連接而成，作為一種環境友好型的光催化材料，因其高活性，低成本和穩定性好，在環境保護、新能源等領域具有廣泛的應用。但由于鉭酸鈉帶隙較寬，帶隙能為3.78～4.0eV（與粒徑相關），在短波長的紫外光照射下，光量子產率較高，但是僅僅能利用較短的紫外光，阻礙了對太陽光的高效利用，所以，構建鉭酸鈉光催化復合體系成為拓展鉭酸鈉材料光響應范圍和提高其光催化性能的有效途徑，而半導體光催化劑作為一種直接利用或轉換太陽能的技術，具有綠色環保，可持續利用等優點，日益受到重視。所以若將鉭酸鈉和其他半導體復合作為一種拓展吸收波長的有效改性方法，逐漸成為研究的熱點。

四氧化三錫帶隙能約為2.5eV，是一種新型的可見光激發半導體光催化劑，無毒并且礦源豐富，在光催化降解污染物和裂解水產氫等方面有很大的應用潛力。四氧化三錫為n型半導體，與鉭酸鈉相比，兩者導帶和價帶的差異，拓展了體系的吸收波長，可以降低材料的電子-空穴復合效率，從而能夠增強光催化效率。而且檢索發現，目前尚未見到有關四氧化三錫與鉭酸鈉復合材料及其在光催化等方面應用的報道。針對現有技術的不足，本發明提供一種表面負載四氧化三錫納米片的立方體鉭酸鈉光催化復合材料。

發明內容

一種光催化復合材料，其主要特征在于：以邊長為300-500 nm立方體鉭酸鈉為載體，其表面分散負載四氧化三錫納米片，且四氧化三錫在所述光催化復合材料中的質量分數為0.1%～80%；所述四氧化三錫納米片的單片面積為400-20000 nm²，厚度為5-10nm。

上述一種光催化復合材料的制備方法優選以立方體鉭酸鈉為載體，且其表面分散四氧化三錫納米片，其中四氧化三錫在所述光催化復合材料中的質量分數為50％～70％。

本發明所述四氧化三錫納米片負載立方體鉭酸鈉的制備方法，步驟是：

（1）以立方體鉭酸鈉為前驅體，按錫元素與鉭元素摩爾比1:10～10:1將所述前驅體加入錫前驅體溶液中，超聲攪拌1～2h，其中，所述的錫-鉭酸鈉復合前驅體溶液的組成成分為氯化亞錫、氫氧化鈉和檸檬酸三鈉，三者的摩爾質量比為0.01～2: 0.01～2: 0.05～5；

（2）將步驟（1）得到的復合溶液轉移至反應釜內，在160±20℃下反應12±2h，其中反應物在反應釜中的填充系數一般采用60%-80%（體積分數）；

（3）將反應完畢后的反應釜自然冷卻至室溫，取出產物，用水和酒精分別洗滌3～5次至中性，之后于70±20℃下干燥12±2h，即得四氧化三錫納米片負載的立方體鉭酸鈉光催化復合材料。

上述光催化復合材料的制備方法，步驟（1）中所述立方體鉭酸鈉優選以下方法制備：

稱取五氧化二鉭粉末和氫氧化鈉，按五氧化二鉭粉末與氫氧化鈉重量比1:3～30分散于1M的氫氧化鈉溶液中，超聲攪拌1～2h，轉入反應釜中，在設定的120～180℃的加熱溫度下反應6～12h，反應完畢后自然冷卻，產物用水洗至中性，并于80±20℃下干燥12～15h，得到前驅體立方體鉭酸鈉粉體。

上述光催化復合材料的制備方法中，步驟(1)中所述錫元素與鉭元素摩爾比優選為1:1～2:1。