[發明專利]一種Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110198047.3
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112973664A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 汪遠昊;熱沙來提·海里里;劉光焰;宋子騰;劉濟滄;趙未
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;B01J35/10;B01J35/02;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 姚曉麗

本發明公開了一種Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑、其制備方法及應用，屬于環境納米材料光催化技術領域。所述Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑的制備方法，包括如下步驟：制備第一混合物；制備第二混合物；制備Aur ivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑。本發明還公開了一種Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑及應用。本發明制備得到的Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑，材料維度和光學性質均可調控，而且其對空氣污染物的凈化過程是在氣固反應中進行，因此可以避免鉛帶來的二次污染，是具有大氣污染物處治活性的高效、穩定的含鉛光催化材料。

技術領域

本發明涉及一種Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑、其制備方法及應用，屬于環境納米材料光催化技術領域。

背景技術

氮氧化物(NO_x)被廣泛認為是生態系統中污染最嚴重的潛在大氣污染物，嚴重威脅著人類健康和生存環境。因此有效去除氮氧化物，或將氮氧化物轉化成無毒的硝酸鹽等方式以降低其危害，是目前環境領域巨大的挑戰。開發以環境凈化為目標的新型可見光驅動的光催化材料，模擬光合作用，在可見光照射下快速實現環境污染物的高效、深度凈化是目前的研究熱點。然而，快速復合的光生電子和空穴降低了光催化劑的量子效率，在規模化應用中受到制約，因此實現載流子有效分離是提高太陽能利用率，最終實現光催化技術產業化應用的關鍵。

許多含鉛化合物晶體結構優良，主要用于可見光降解有機染料和光解水制氫，但是，這些反應避免不了由鉛帶來的二次污染，即在反應過程中鉛離子容易析出來進入到生態環境，會對環境造成二次污染。探索含鉛化合物在環境治理中的應用依然是具有挑戰性的課題，要達到環保有效地應用含鉛化合物、不造成二次污染和防止鉛離子析出是至關重要的。為了實現這個目標，基于材料的層狀結構特性和鉛誘導的極化，既能達到含鉛化合物在環境治理中的應用，又能有效解決材料穩定性等問題，有必要發展并尋找在封閉體系中進行的反應。

光催化一氧化氮(NO)轉化是典型的氣固反應，未涉及鉛帶來的二次污染和催化劑中毒問題，可以“以毒攻毒”方式充分發揮材料的全面應用，這對于探索含鉛化合物新的安全應用具有重要意義。Aurivillius型氧化物材料(Bi系層狀鈣鈦礦結構材料)為層狀結構，是由[MO₆]^2-鈣鈦礦片層和[Bi₂O₂]²⁺螢石片層交替排列堆疊形成的二元金屬氧化物晶體材料(M代表其它金屬元素)。層狀堆疊的結合方式導致該體系晶體具有一定的極性，在光照的條件下，Aurivillius型氧化物晶體的極性將有利于光生電子與空穴分離。但目前，尚未有關Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑在無機堿金屬熔鹽中微觀結構調控以及光催化領域中應用的相關報道。

鑒于此，有必要提供一種Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑、其制備方法及應用，以解決現有技術的不足。

發明內容

本發明的目的之一，是提供一種Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑的制備方法。本發明制備得到的Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑，材料維度和光學性質均可調控，而且其對空氣污染物的凈化過程是在氣固反應中進行，因此可以避免鉛帶來的二次污染，是首次報道的具有大氣污染物處治活性的高效、穩定的含鉛光催化材料。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種Aurivillius型含鉛層狀鈣鈦礦催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：制備第一混合物

按照摩爾比為2:4:5，分別精確稱量鉛源、鉍源和鈦源，將稱量的鉛源研磨至無顆粒感，得到鉛源粉末；將稱量的鉍源研磨至無顆粒感，然后加入到上述鉛源粉末中，混合均勻后，繼續研磨至無顆粒感，得到鉛源粉末和鉍源粉末的混合物；將稱量的鈦源研磨至無顆粒感，然后加入到上述鉛源粉末和鉍源粉末的混合物中，混合均勻后，繼續研磨至無顆粒感，得到第一混合物；

步驟2：制備第二混合物