[發(fā)明專利]一種金屬合金修飾的層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)光催化劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111108440.5
• 申請(qǐng)日: 2021-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113926480B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍金林;黃亦佳;韓世同;胡慧杰;丁正新;林華香
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué);中國(guó)人民解放軍軍事科學(xué)院防化研究院
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;C07C29/50;C07C31/04;C01B32/40
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 俞舟舟;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種金屬合金修飾的層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)光催化劑的制備方法，首先通過(guò)水熱法制備半導(dǎo)體基體，再通過(guò)碳量子點(diǎn)插層剝離，然后通過(guò)沉積法制備金屬合金修飾的層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)光催化劑。該制備方法操作簡(jiǎn)易，生產(chǎn)成本低，且制備的光催化劑穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種金屬合金修飾的層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

近幾十年來(lái)，隨著對(duì)物質(zhì)需求的日益增長(zhǎng)和石油能源的過(guò)度開(kāi)采，人類面臨著水污染，光污染等一系列環(huán)境問(wèn)題的挑戰(zhàn)。化工廠排放污水，石油泄漏，農(nóng)藥殘留，白色污染氣候變暖等問(wèn)題使得日益嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境危機(jī)成為二十一世紀(jì)全球面臨的普遍問(wèn)題，全世界都在尋求緩解這些問(wèn)題的方法。作為一種綠色的環(huán)境友好型的技術(shù)，半導(dǎo)體光催化技術(shù)可將取之不盡的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和電能，有望解決環(huán)境與能源問(wèn)題。

具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的高效鈣鈦礦是一個(gè)良好的光催化劑，盡管它們中的大多數(shù)是寬帶隙半導(dǎo)體，例如Pb/Al₂O₃、Sr₂Nb₂O₇、Ba₅Nb₄O₁₅、K₂La₂Ti₃O₁₀等。這些化合物之間的結(jié)構(gòu)層壓和電荷分離之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性，在眾多光催化材料中，層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物由于具有合適的能帶位置和豐富的元素組成，引起了科研人員的關(guān)注。通常情況下，層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物材料指Bi系二元金屬氧化物層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料，由[A_n-1B_nO_3n+1]^2-鈣鈦礦層(A,B代表其他金屬元素)和[Bi₂O₂]²⁺螢石片層交替排列堆疊形成。層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物是一種極性材料，有利于光生電子與空穴的分離。同時(shí)，層狀堆疊結(jié)合方式使其晶格易于在堆疊方向發(fā)生變形，為其自身內(nèi)建電場(chǎng)的調(diào)控與光催化效率的提升帶來(lái)可能。事實(shí)證明，在極性光催化劑內(nèi)部引入內(nèi)置電場(chǎng)可有效改善其光催化性能，因?yàn)閮?nèi)部電場(chǎng)可為電子和空穴向相反方向移動(dòng)以提供增強(qiáng)的分離力提供驅(qū)動(dòng)力。常見(jiàn)的層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的光催化材料有鎢酸鉍(Bi₂WO₆)、鉬酸鉍(Bi₂MoO₆)、鈦酸鉍(Bi₄Ti₃O₁₂、Bi₂Ti₂O₇等)、碳酸氧鉍(Bi₂O₂CO₃)等。

專利CN102139206A公開(kāi)了一種摻氮納米二氧化鈦與鈦酸鋅半導(dǎo)體復(fù)合抗菌光催化劑的制備方法，屬于環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域。發(fā)明中所說(shuō)的半導(dǎo)體復(fù)合抗菌光催化劑采用均勻共沉淀法制備按硫酸鈦∶尿素∶鋅離子的物質(zhì)的量的比為1∶10∶0.5 配制成混合溶液，不斷攪拌，水浴升溫至60℃，按20mg/150ml 混合溶液加入表面活性劑十二烷基 苯磺酸鈉，恒溫0.5h，再升溫至90-100℃，保溫3-6h，氨水調(diào)節(jié)溶液pH ＝6-8，所得產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥和400-800℃溫度下煅燒后即得。工藝流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，原料廉價(jià)，但是性能無(wú)法大幅提高。

專利CN103894211A公開(kāi)了一種多元金屬硫化物半導(dǎo)體光催化材料及其制備方法,先以可溶性的金屬鹽和硫脲溶解在蒸餾水中得到反應(yīng)前驅(qū)液,前驅(qū)液經(jīng)超聲霧化器霧化,生成富含微小液滴的氣溶膠,氣溶膠在載氣帶動(dòng)下進(jìn)入高溫管式爐反應(yīng),生成固體粉末并用蒸餾水收集,洗滌,離心后于75-85℃烘干,得到光催化材料制備的多元金屬硫化物材料具有介孔微球形貌,能響應(yīng)可見(jiàn)光,顯示出較高的光催化活性。但是操作所需設(shè)備復(fù)雜，不易推廣。