[發明專利]一種三相共混鈦酸鈣光催化材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110584473.0
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113274998B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 徐剛;陳同舟;劉曉涵;陳瑤;盧澤華;劉涌;任召輝;韓高榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J23/02
• 分類號: B01J23/02;C01B3/04;C01G23/00
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 朱朦琪

本發明公開了一種三相共混鈦酸鈣光催化材料，包括CaTiO₃、CaTi₂O₅和Ca₂Ti₂O₆三相；所述三相共混鈦酸鈣光催化材料呈納米片狀；按產物的總質量為100％計，所述三相共混鈦酸鈣光催化材料的組成為：CaTiO₃ 24～47％：CaTi₂O₅ 16～32％：Ca₂Ti₂O₆ 26～60％。本發明首次公開了一種三相共混鈦酸鈣光催化材料，該光催化材料具有高效的光催化效率。

技術領域

本發明涉及光催化材料的技術領域，尤其涉及一種三相共混鈦酸鈣光催化材料及其制備方法和在光催化反應中的應用。

背景技術

光催化技術是指光催化材料吸收光后改變化學反應或初始反應的速率，并引起反應成分的化學改變的一種技術。利用光催化材料將太陽能轉化為氫能等化學能被認為是一種解決能源和環境問題有效的手段。從光催化的原理看，反應分為以下三個過程：一是在光照下在材料內部產生載流子，二是載流子運動到材料的表面，三是載流子在材料表面發生氧化和還原反應。光生載流子在遷移的過程中易發生復合是光催化效率不高的主要原因之一，提高載流子的分離效率便能有效地提高光催化效率。

通過在材料的表面或是體內構建內建電場被普遍仍為是促進載流子分離、提高光催化性能的有效手段，例如構建異質結、極化等。異質結是有兩種具有不同的能帶結構的半導體在界面處形成的結。在兩種半導體材料的界面處發生了能帶彎曲并形成了自建電場，從而有利于光生電子和空穴的分離。

鈦酸鈣是一種由Ca、Ti、O三種元素組成的化合物。當化學式中Ca、Ti、O元素的計量比不同時形成了不同的鈦酸鈣晶相，例如CaTiO₃、CaTi₂O₅、Ca₂Ti₂O₆、CaTi₂O₄等等。其中已經報道，鈣鈦礦型CaTiO₃是有效的光催化材料，可以用于降解有機物、裂解水制氫等，但單獨的CaTiO₃相的光催化效率不高。不同晶相的鈦酸鈣具有不同的能帶位置，通過構建不同鈦酸鈣晶相的異相結可以增強載流子的分離有望來提高光催化效率，但目前尚未有制備多相鈦酸鈣共混材料的報道。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明首次公開了一種三相共混鈦酸鈣光催化材料，該光催化材料具有高效的光催化效率。

具體技術方案如下：

一種三相共混鈦酸鈣光催化材料，包括CaTiO₃、CaTi₂O₅和Ca₂Ti₂O₆三相；

所述三相共混鈦酸鈣光催化材料呈納米片狀；

按產物的總質量為100％計，所述三相共混鈦酸鈣光催化材料的組成為：

CaTiO₃ 24～47％；

CaTi₂O₅ 16～32％；

Ca₂Ti₂O₆ 26～60％。