[發明專利]一種鈦酸鈣/鈦酸鉍復合光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011423520.5
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112371104B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王傳義;史夢琳;章柯;林敬淇
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;C02F1/30;B01D53/86;B01D53/56;C02F101/38;C02F101/16;C02F103/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發明一種鈦酸鈣/鈦酸鉍復合光催化劑及其制備方法和應用，所述方法包括步驟1，在KOH溶液中加入鈦酸四丁酯混合均勻，之后水洗后離心，得到一水合二氧化鈦水凝膠；步驟2，在一水合二氧化鈦水凝膠中加入去離子水、四水合硝酸鈣和五水合硝酸鉍混合均勻，得到混合體系，去離子水、四水合硝酸鈣、五水合硝酸鉍和KOH的比例為70mL：(0.012～0.018)mol：(0.002～0.008)mol：56.11g，用KOH溶液將混合體系的pH值調節至14，得到前驅液；步驟3，將前驅液在140～180℃下進行水熱處理，得到的反應液經清洗后干燥，具有良好的光催化性能，能夠用于光催化氧化降解四環素、去除NO_x等方面。

技術領域

本發明涉及光催化材料技術領域，具體為一種鈦酸鈣/鈦酸鉍復合光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

光催化技術是近三十年來發展起來的一種新興技術，在能源和環境領域具有廣闊的應用前景。鈦酸鈣(CaTiO₃)是最基本的鈣鈦礦結構材料，穩定且原材料廉價，綜合各項性能較弱，但在基礎科學領域具有重要意義，進一步改性就能得到較好的催化、鐵電、介電等性能，具有潛在的實際應用價值。然而鈦酸鈣帶隙寬，不易激發，光催化活性低。傳統的鈦酸鈣光催化材料為白色粉末，只能吸收紫外光，并被激發從而產生光生電荷，進而起到光催化氧化或者光電轉換的作用，不能夠完全利用太陽光中的絕大部分能源。

而Bi₂Ti₂O₇具有可見光區吸收、穩定性好、熱穩定性、化學穩定性、機械穩定性、合成方法多樣、操作簡單、原材料廉價等優點。由于CaTiO₃帶隙比較寬，不易被激發，因此為了提高其光催化活性，可將其與Bi₂Ti₂O₇進行原位復合，從理論上講可以克服CaTiO₃電子-空穴易復合的缺點，也能提升復合材料的光催化性能，但目前還沒有相關報道。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種鈦酸鈣/鈦酸鉍復合光催化劑及其制備方法和應用，環境友好且成本低廉，利用率高，高分散、高比活性，具有良好的光催化性能，能夠用于光催化氧化降解四環素、去除NO_x等方面。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種鈦酸鈣/鈦酸鉍復合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，在KOH溶液中加入鈦酸四丁酯混合均勻，之后水洗后離心，得到一水合二氧化鈦水凝膠；

步驟2，在一水合二氧化鈦水凝膠中加入去離子水、四水合硝酸鈣和五水合硝酸鉍混合均勻，得到混合體系，去離子水、四水合硝酸鈣、五水合硝酸鉍和步驟1中KOH的比例為70mL：(0.012～0.018)moL：(0.002～0.008)mol：56.11g，用KOH溶液將混合體系的pH值調節至14，得到前驅液；

步驟3，將前驅液在140～180℃下進行水熱處理，得到的反應液經清洗后干燥，得到鈦酸鈣/鈦酸鉍復合光催化劑。

優選的，步驟1中所述KOH溶液的濃度為2mol/L。

進一步，所述的鈦酸四丁酯與KOH的比例為0.02mol：56.11g。

優選的，步驟1中在KOH溶液中加入鈦酸四丁酯后在加熱的狀態下攪拌2～3小時。

優選的，步驟3將前驅液在所述溫度下進行水熱處理3小時。

優選的，步驟3中所述的干燥為真空干燥。

一種由上述任意一項所述的鈦酸鈣/鈦酸鉍復合光催化劑的制備方法得到的鈦酸鈣/鈦酸鉍復合光催化劑。

進一步，所述的鈦酸鈣/鈦酸鉍復合光催化劑為白色、淺黃色或淡黃色。