[發明專利]一種Bi等離子體修飾的鉭酸鉍鍶光催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202111427695.8
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114054017A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 王傳義;李楠;呂海欽;程海梅;苑明哲;孟慶國
• 申請（專利權）人: 廣州工業智能研究院;中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B01J23/20
• 分類號: B01J23/20;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;郝傳鑫

本發明提供了一種Bi等離子體修飾的鉭酸鉍鍶光催化劑及其制備方法，屬于光催化領域。所述制備方法為：(1)Bi(NO₃)₃·5H₂O在NaOH溶液中均勻分散，得到混合物A；(2)Ta₂O₅和SrCl₂·6H₂O在NaOH溶液中均勻分散，得到混合物B；(3)混合物B滴加入混合物A并加入NaOH溶液，再加入還原劑分散均勻后得到混合物C；(4)混合物C在200℃～250℃下反應18～72h，冷卻洗滌干燥得到催化劑。本發明催化劑具有獨特的鈣鈦礦層狀結構和表面Bi等離子體修飾，將NO光催化氧化反應的光吸收范圍拓展到可見光區。催化劑制備工藝簡便易行，合成的材料相純度高，可高效去除ppb級別的低濃度NO。

技術領域

本發明屬于光催化領域，具體涉及一種Bi等離子體修飾的鉭酸鉍鍶光催化劑及其制備方法。

背景技術

NO_x是造成大氣污染的重要污染物之一，主要包括NO和NO₂。氮氧化物不僅損害人和動物的健康，而且是導致酸雨和光化學煙霧產生的重要原因。對空氣中低濃度NO，很難用傳統方法如物理/化學吸附，熱催化選擇性還原及濕式氧化技術等進行處理。半導體光催化由于能夠利用太陽光降解污染物且不易造成二次污染引發了人們的關注。但是，由于一些半導體材料的帶隙大，只能在紫外光照射下激發，無法充分利用可見光(占太陽光43％能量)，所以探索可見光響應的高效催化劑顯得至關重要。

現有技術如源頭控制法等存在對設備要求和成本高、易產生劇毒性副產物等缺點，而且不能處理低濃度NO。Bi納米顆粒的等離子體共振效應提供了可行的解決辦法。相比于Au，Ag等貴金屬，Bi克服了貴金屬價格昂貴的劣勢，而且我國鉍資源儲量居世界首位，所以進一步研究Bi的等離子體效應來提高光催化劑的光響應能力具有很高的實用價值。Sr₂Bi₂Ta₂O₉是由(Bi₂O₂)²⁺和(SrTa₂O₇)^2-層通過范德華相互作用堆疊在一起的Aurivillius型鈣鈦礦，具有很好的極化和電子離域可調性。如果能利用Bi單質的等離子體效應，層狀鈣鈦礦結構可調等優勢，合理構筑含多種吸附位點的Bi單質修飾的Sr₂Bi₂Ta₂O₉催化劑，有可能實現光響應的拓展和表界面反應的增強，促進NO化學吸附，進一步提高NO轉化量子效率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足之處，提供一種Bi等離子體修飾的鉭酸鉍鍶光催化劑及其制備方法。本發明制備過程簡單，將NO光催化氧化反應的光吸收范圍拓展到了可見光區，能夠高效地去除ppb級別的低濃度NO。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種Bi等離子體修飾的鉭酸鉍鍶催化劑的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將Bi(NO₃)₃·5H₂O在NaOH溶液中均勻分散，得到混合物A；

(2)將Ta₂O₅和SrCl₂·6H₂O在NaOH溶液中均勻分散，得到混合物B；

(3)將混合物B加入混合物A中分散均勻，加入NaOH溶液分散均勻，再加入還原劑分散均勻后得到混合物C；

(4)將混合物C在200℃～250℃的溫度下反應18～72h，冷卻得到沉淀D，將沉淀D洗滌干燥得到所述Bi等離子體修飾的鉭酸鉍鍶光催化劑。