一種可見光光催化劑及其制備方法
【專利摘要】一種可見光光催化劑，所述可見光光催化劑包括下轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料，所述下轉(zhuǎn)換材料與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量百分比為0.5%~5%。本發(fā)明公開的一種具有下轉(zhuǎn)換功能的可見光光催化劑，具有較高的可見光催化降解率、無污染、制備方法簡單、成本較低。本發(fā)明還提供一種具有下轉(zhuǎn)換功能的可見光光催化劑的制備方法。
【專利說明】一種可見光光催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可見光光催化劑，具體涉及一種具有下轉(zhuǎn)換功能的可見光光催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境問題的日益突出，尋求能有效去除有機(jī)污染物的方法已是迫在眉睫的急切任務(wù)，引起各國政府和人們的高度重視。半導(dǎo)體光催化技術(shù)作為一種新型的環(huán)境凈化和能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，在產(chǎn)氫、水處理、各種有機(jī)物降解和空氣凈化等領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)具有以下優(yōu)點:在光照下可以直接發(fā)生反應(yīng)，能有效地破壞許多結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的生物難降解有機(jī)污染物，使它們降解為二氧化碳和水等；氧化能力強(qiáng)，降解徹底，對污染物沒有選擇性，幾乎可以降解任何有機(jī)物，且無二次污染；能耗低，操作簡便，催化劑可以重復(fù)利用等。因此，半導(dǎo)體光催化技術(shù)在近三十年蓬勃發(fā)展起來并有望成為21世紀(jì)環(huán)境污染控制與治理的理想技術(shù)，并越來越引起研究者的重視。
[0003]半導(dǎo)體TiO2具有比表面積大、紫外光光催化活性好、無毒、廉價、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、氧化還原性強(qiáng)、成本低等特點，成為最有潛在應(yīng)用的光催化劑，并且在降解水、空氣中的有機(jī)污染物方面已經(jīng)被證明非常有效。但是，TiO2的禁帶寬度大約為3.2 eV,僅僅能夠被紫外光激發(fā)，而紫外光大約只占太陽光總能量的4%左右。為了有效地利用太陽能，尋找可見光相應(yīng)的光催化劑，成為光催化領(lǐng)域研究的熱點問題之一。
[0004]光轉(zhuǎn)換材料,是一種在低能(高能)光子激發(fā)下能發(fā)出高能(低能)光子的發(fā)光材料。最近，半導(dǎo)體材料和光轉(zhuǎn)換材料結(jié)合形成新的光催化劑，引起光催化領(lǐng)域中研究者的關(guān)注。
[0005]專利I (CN101642702)公開了一種由半導(dǎo)體和上轉(zhuǎn)換材料組成的紅光或紅外光催化材料。該催化劑是通過上轉(zhuǎn)換材料吸收低能紅光或紅外光，發(fā)射高能紫外光，從而激發(fā)半導(dǎo)體，實現(xiàn)紅外光催化。
[0006]專利2 (CN102078807A)公開了一種負(fù)載Er3+:YA103/Ti02的光催化劑及其制備方法。該材料是將Er3+ =YAlO3.TiO2粉末負(fù)載到球形活性炭的表面，在可見光照射下降解有機(jī)污染物。
[0007]專利3 (CN1792424)公開了一種以發(fā)光材料為載體的負(fù)載型TiO2光催化劑及制備方法和應(yīng)用，該催化劑的載體為發(fā)光材料SrAl2O4:Eu2+，Dy3+。在紫外光照射下，SrAl2O4-:Eu2+, Dy3+中的Dy3+及晶格缺陷形成的陷阱能級能夠捕獲TiO2的光生電子、降低電子_空穴復(fù)合率，從而大大提高了 TiO2光催化劑的催化活性。
[0008]專利4 (CN1712126)公開了一種蓄能光催化材料。將蓄能長余輝發(fā)光材料和光催化材料相結(jié)合，提高光催化效果，實現(xiàn)無光照下的催化降解功能。
[0009]專利5 (CN1712126)公開了一種新型復(fù)合蓄能光催化材料及其制備方法。該材料是將可見光光催化材料BiOCl在長余輝材料表面以水解法原位制備得到，使之在可見光或無外光源照射下均具有高效的催化降解效果。[0010]上述專利文獻(xiàn)I和2，主要介紹了上轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料復(fù)合得到的新光催化劑。專利I利用了發(fā)光材料的上轉(zhuǎn)換功能，實現(xiàn)了紅外光催化。專利2雖然利用了上轉(zhuǎn)換材料，但是沒有提到轉(zhuǎn)換功能。另外，專利文獻(xiàn)3-5都采用的是長余輝材料和半導(dǎo)體復(fù)合組成的新光催化劑。但是，專利3沒有提到長余輝材料的蓄能功能。目前，在可見光催化領(lǐng)域，利用發(fā)光材料的下轉(zhuǎn)換功能來提高可見光催化性能，至今未見報道。下轉(zhuǎn)換材料是在高能的光子激發(fā)下，發(fā)射低能光子的材料。如果將下轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料結(jié)合，形成新的光催化劑，下轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的光子可以激發(fā)半導(dǎo)體或有機(jī)物，提高半導(dǎo)體的光催化或者有機(jī)物的自降解，進(jìn)而提高可見光催化效率。因此，一種簡單高效具下轉(zhuǎn)換功能的可見光光催化劑亟待出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種具有下轉(zhuǎn)換功能的可見光催化劑，具有光催化降解率高、無污染、制備方法簡單、成本低等優(yōu)點。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種可見光光催化劑，其特征在于，所述可見光光催化劑包括下轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料，所述下轉(zhuǎn)換材料與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0.5%~5%。
[0013]優(yōu)選的，所述可見光光催化劑包括下轉(zhuǎn)換材料與半導(dǎo)體材料，所述下轉(zhuǎn)換材料和與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為1%1%。
[0014]優(yōu)選的，所述可見光光催化劑包括下轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料，所述下轉(zhuǎn)換材料與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為1.5%~3%。
[0015]優(yōu)選的，所 述半導(dǎo)體材料為Zn。、Ti02、SnO2, ZrO2, Co3O4, Fe3O4, La203、Ni (OH)2'In2Ti05、Bi0Cl、Bi0F、BiP04、CdMo04、CdTO4、La2Sn207、La2Ti207、LaCo03、PbMo04、PbSb206、PbW04、Sr2Ta2O7、SrTiO3、SrffO4、ZnMoO4、ZnSb2O6、ZnffO4、WO3、Cu2O、In2O3、ZnS、CdS、CdSe、Bi203、BiO1、BiVO4, BiffO4, Bi2MoO6, InVO4, InNb04、Ag3P04、AgCl、AgBr、Ag1、Mo03、MoS2 中的一種或幾種。
[0016]優(yōu)選的,所述半導(dǎo)體材料中摻雜改性材料，所述改性材料為Au、Ag、石墨烯、碳納米管中的一種或幾種，所述改性材料在半導(dǎo)體材料中摻雜的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-2%。
[0017]優(yōu)選的，所述下轉(zhuǎn)換材料包括石榴石結(jié)構(gòu)熒光粉、非石榴石結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉、硫化物熒光粉、氮化物和氧氮熒光粉中的一種或幾種。
[0018]優(yōu)選的，所述石榴石結(jié)構(gòu)熒光粉為Y3Al5012:Ce3+、Tb3Al5O12:Ce3+、Lu3Al5O12:Ce3+、Lu2CaMg2 (Si, Ge)3012:Ce3+、Ca3Sc2Si3O12 = Ce3+中的一種或幾種；所述非石槽石結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉為 Sr2SiO4:Eu2+、LiSrPO4:Eu2+、Sr3SiO5:Eu2+、Sr3SiO5: Ce3+, Li+、Li2SrSiO4:Eu2+、LaSr2AlO5: Ce3+、Ca2BO3Cl: Eu2+、Sr3 (Al2O5) C12 = Eu2+ 中的一種或幾種；所述硫化物熒光粉為CaS: Eu2+、SrS: Eu2+ Ce3+、Ca2SiS4: Eu2+、Y2O2S: Eu2+、(Ca, Sr) S: Eu2+ 中的一種或幾種；所述氮化物和氧氮熒光粉為 MSi2O2N2:Eu2+、Ba3Si6O12N2:Eu2+、SrSi5AlO2N7:Eu2+、SrSiAl2O3N2:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+、M2Si5N8:Eu2+、MSiN2:Eu2+ 中的一種或幾種，其中 M=Ca, Sr, Ba。
[0019]一種可見光光催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟:
(I)根據(jù)權(quán)利要求1的配比，稱量下轉(zhuǎn)換材料和/或改性材料；(2)將稱量好的材料加入到10-20 ml的0.05-0.2 mol/1的鹽溶液中，將溶液放入35 ml的微波管里，25_35°C下攪拌0.5-1小時，使得溶液均勻；(3)滴加Na(OH)2溶液，使得溶液的pH值在7-9之間，室溫25-35°C下攪拌0.5-1小時；(4)將攪拌好的溶液放入微波反應(yīng)合成儀里，在溫度110-160°C和功率80-150 W條件下，反應(yīng)10-30分鐘后得到復(fù)合光催化劑。
[0020]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的可見光光催化劑具有較高的有機(jī)物去除率。下轉(zhuǎn)換材料是在高能的光子激發(fā)下，發(fā)射低能光子的材料。本發(fā)明將下轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料結(jié)合，形成新的光催化劑。其機(jī)理為:光催化反應(yīng)過程中，在可見光激發(fā)下，下轉(zhuǎn)換材料能發(fā)射光子，激發(fā)半導(dǎo)體或有機(jī)物產(chǎn)生電子-空穴對，對有機(jī)物進(jìn)行降解，從而提高半導(dǎo)體的光催化或者有機(jī)物的自降解，提高可見光催化效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有可見光催化降解率高、無污染、制備方法簡單、成本低等優(yōu)點，有利于光催化的規(guī)模化應(yīng)用和普及化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實施例1的光催化效率圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實施例2的光催化效率圖。
[0023]圖3為本發(fā)明實施例3的光催化效率圖。
[0024]圖4為本發(fā)明實施例4的光催化效率圖。
[0025]圖5為本發(fā)明實施例5的光催化效率圖。
[0026]圖6為本發(fā)明實施例6的光催化效率圖。
[0027]圖7為本 發(fā)明實施例7的光催化效率圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附后權(quán)利要求書限定的范圍。
[0029]本發(fā)明的一種可見光光催化劑，所述可見光光催化劑包括下轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料，所述下轉(zhuǎn)換材料與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0.5%~5%。
[0030]所述半導(dǎo)體材料為Zn。、Ti02、SnO2, ZrO2, Co3O4' Fe3O4' La2O3' Ni (0H)2、In2TiO5'BiOCl、BiOF, BiPO4, CdMoO4, CdffO4, La2Sn2O7, La2Ti2O7, LaCo03、PbMoO4, PbSb2O6, PbffO4,Sr2Ta2O7、SrTiO3、SrffO4、ZnMoO4、ZnSb2O6、ZnffO4、WO3、Cu2O、In2O3、ZnS、CdS、CdSe、Bi203、BiO1、BiVO4, BiffO4, Bi2MoO6, InVO4, InNb04、Ag3P04、AgCl、AgBr、Ag1、Mo03、MoS2 中的一種或幾種。
[0031]所述半導(dǎo)體材料中摻雜改性材料，所述改性材料為Au、Ag、石墨烯、碳納米管中的一種或幾種，所述改性材料在半導(dǎo)體材料中摻雜的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-2%。
[0032]所述下轉(zhuǎn)換材料包括石榴石結(jié)構(gòu)熒光粉、非石榴石結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉、硫化物熒光粉、氮化物和氧氮突光粉中的一種或幾種。
[0033]所述石榴石結(jié)構(gòu)熒光粉為Y3Al5O12: Ce3+、Tb3Al5O12: Ce3+、Lu3Al5O12: Ce3+、Lu2CaMg2 (Si, Ge)3012:Ce3+、Ca3Sc2Si3O12 = Ce3+中的一種或幾種；所述非石槽石結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉為 Sr2SiO4:Eu2+、LiSrPO4:Eu2+、Sr3SiO5:Eu2+、Sr3SiO5: Ce3+, Li+、Li2SrSiO4:Eu2+、LaSr2AlO5: Ce3+、Ca2BO3Cl: Eu2+、Sr3 (Al2O5) C12 = Eu2+ 中的一種或幾種；所述硫化物熒光粉為CaS: Eu2+、SrS: Eu2+ Ce3+、Ca2SiS4: Eu2+、Y2O2S: Eu2+、(Ca, Sr) S: Eu2+ 中的一種或幾種；所述氮化物和氧氮熒光粉為 MSi2O2N2:Eu2+、Ba3Si6O12N2:Eu2+、SrSi5AlO2N7:Eu2+、SrSiAl2O3N2:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+、M2Si5N8:Eu2+、MSiN2:Eu2+ 中的一種或幾種，其中 M=Ca, Sr, Ba。
[0034]一種可見光光催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟:
(I)根據(jù)權(quán)利要求1的配比，稱量下轉(zhuǎn)換材料和/或改性材料；(2)將稱量好的材料加入到10-20 ml的0.05-0.2 mol/1的鹽溶液中，將溶液放入35 ml的微波管里，25_35°C下攪拌0.5-1小時，使得溶液均勻；(3)滴加Na(OH)2溶液，使得溶液的pH值在7-9之間，室溫25-351:下攪拌0.5-1小時；(4)將攪拌好的溶液放入微波反應(yīng)合成儀里，在溫度110-160°C和功率80-150 W條件下，反應(yīng)10-30分鐘后得到復(fù)合光催化劑。
[0035]實施例1
采用Y3Al5O12 = Ce3+與ZnO的復(fù)合可見光催化劑。
[0036]I)光催化劑的制備
分別稱量與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0.5%、1%、3%和5%的下轉(zhuǎn)換材料Y3Al5O12:Ce3+，將稱量好的Y3Al5O12ICe3分別加入到20 ml的0.1 mol/1的ZnSO4溶液中，將溶液放入35 ml的微波管里，室溫下攪拌半小時，使得溶液均勻。然后滴加Na (OH) 2溶液，使得溶液的pH=9，室溫下攪拌I小時，然后放入微波反應(yīng)合成儀里，在溫度150°C和功率100 W條件下，反應(yīng)10分鐘后得到四種ZnO-Y3Al5O12: Ce3+復(fù)合光催化劑。將Y3Al5O12: Ce3+與ZnO的質(zhì)量比為:0.5%、1%、3%和5%的復(fù)合光催化劑 分別命名為:ΖΥ-0.5、ΖΥ-1、ΖΥ-3和ΖΥ-5。
2)光催化實驗
分別將制備好的光催化劑(2 g 1_1)放入濃度為10 ppm的亞甲基藍(lán)溶液(100 ml)中，在磁力攪拌條件下，暗反應(yīng)30分鐘后，打開金鹵燈光源(390-800納米)，進(jìn)行光催化反應(yīng)。每隔一段時間取一定量的亞甲基藍(lán)溶液，用紫外-可見分光光度計測試溶液的吸收光譜，通過吸收峰強(qiáng)度的變化可以計算出亞甲基藍(lán)溶液的降解率。實驗結(jié)果見圖1。
[0037]如圖1，橫坐標(biāo)表示照射時間，縱坐標(biāo)表示亞甲基藍(lán)溶液歸一化的濃度，圖中顯示了不同質(zhì)量比的ZnO-Y3Al5O12 = Ce3+光催化劑去除污染物的不同效果，當(dāng)Y3Al5O12 = Ce3+與ZnO質(zhì)量比為3%時(復(fù)合光催化劑為ZY-3)，對亞甲基藍(lán)的降解率最高，為93%。
[0038]實施例2
采用Y2O2S = Eu2+與ZnO的復(fù)合可見光催化劑。
[0039]I)光催化劑的制備
分別稱量與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0.25%,0.5%和1%的下轉(zhuǎn)換材料Y2O2S:Eu2+，將稱量好的Y2O2S = Eu2+分別加入到20 ml的0.1 mol/1的ZnSO4溶液中，將溶液放入35 ml的微波管里，室溫下攪拌半小時，使得溶液均勻。然后滴加Na (OH) 2溶液，使得溶液的pH=9，室溫下攪拌I小時，然后放入微波反應(yīng)合成儀里，在溫度150°C和功率100 W條件下，反應(yīng)10分鐘后得到 ZnO-Y2O2SiEu2+復(fù)合光催化劑。將Y2O2SiEu2+與ZnO的質(zhì)量比為:0.25%,0.5%和1%的復(fù)合光催化劑分別命名為=ZY-0.25-0、ΖΥ-0.5-0和ZY-1-0。
[0040]2)光催化實驗
將制備好的光催化劑(2 g 1_1)放入濃度為10 ppm的亞甲基藍(lán)溶液(100 ml)中，在磁力攪拌條件下，暗反應(yīng)30分鐘后，打開金鹵燈光源(390-800納米)，進(jìn)行光催化反應(yīng)。每隔一段時間取一定量的亞甲基藍(lán)溶液，用紫外-可見分光光度計測試溶液的吸收光譜，通過吸收峰強(qiáng)度的變化可以計算出亞甲基藍(lán)溶液的降解率。實驗結(jié)果見圖2。
[0041]如圖2，橫坐標(biāo)表示照射時間，縱坐標(biāo)表示亞甲基藍(lán)溶液歸一化的濃度，圖中顯示了不同質(zhì)量比的ZnO-Y2O2S = Eu2+光催化劑去除污染物的不同效果，當(dāng)Y2O2S = Eu2+與ZnO質(zhì)量比為0.5%時(復(fù)合光催化劑為ΖY-0.5-0)，對亞甲基藍(lán)的降解率最高，為96%。
[0042]實施例3
采用SrSi2O2N2 = Eu2+與ZnWO4-Au的復(fù)合可見光催化劑。
[0043]1)光催化劑的制備
先稱量四份與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0.5%的改性材料HAuCl4，再分別稱量與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0%、0.5%、1%和2%的下轉(zhuǎn)換材料SrSi2O2N2:Eu2+，再將稱量好的SrSi2O2N2 = Eu2+與HAuCl4分別加入到10 ml的0.05 mol/1的Na2WO4溶液中，將溶液放入35 ml的微波管里，室溫下攪拌半小時，使得溶液均勻。然后將10 ml的0.05 mol/1的ZnSO4溶液滴加在上述溶液中，在室溫下攪拌半小時，滴加Na(OH)2溶液，使得溶液的pH=7，室溫下攪拌I小時，然后放入微波反應(yīng)合成儀里，在溫度150°C和功率100 W條件下，反應(yīng)10分鐘后得到ZnffO4-Au-SrSi2O2N2IEu2+ 復(fù)合光催化劑。將 SrSi2O2N2 = Eu2+ 與 ZnWO4 的質(zhì)量比為:0%、0.5%、1%和2%的復(fù)合光催化劑分別命名為:ZAS-0、ZAS-0.5、ZAS-1和ZAS-2。
[0044]2)光催化實驗
分別將制備好的光催化劑(2 g 1-1)放入濃度為10 ppm的羅丹明B溶液(100 ml)中，在磁力攪拌條件下，暗反應(yīng)30分鐘后，打開金鹵燈光源(390-800納米)，進(jìn)行光催化反應(yīng)。每隔一段時間取一定量的羅丹明B溶液，用紫外-可見分光光度計測試溶液的吸收光譜，通過吸收峰強(qiáng)度的變化可以計算出羅丹明B溶液的降解率。實驗結(jié)果見圖3。
[0045]如圖3，橫坐標(biāo)表示照射時間，縱坐標(biāo)表示羅丹明B溶液歸一化的濃度，圖中顯示了不同質(zhì)量比的ZnWO4-Au-SrSi2O2N2: Eu2+光催化劑去除污染物的不同效果，當(dāng)SrSi2O2N2: Eu2+占ZnWO4質(zhì)量比為1%時(復(fù)合光催化劑為ZAS-1 )，對羅丹明B的降解率最高，為 94%ο
[0046]實施例4
采用LiSrPO4: Eu2+與Bi2Mo06_graphene的復(fù)合可見光催化劑。
[0047]I)光催化劑的制備
先稱量四份與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為1%的改性材料氧化石墨，再分別稱量與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0%、0.25%,0.5%和1%的下轉(zhuǎn)換材料LiSrPO4: Eu2+，再將稱量好的LiSrPO4:Eu2+和氧化石墨分別加入到10 ml的0.025 mol/1的Na2MoO4溶液中，將溶液放入35 ml的微波管里，室溫下攪拌半小時，使得溶液均勻。然后將10 ml的0.05 mol/1的Bi (NO3)3溶液滴加在上述溶液中，在室溫下攪拌半小時，滴加Na (OH) 2溶液，使得溶液的pH=7，室溫下攪拌I小時，然后放入微波反應(yīng)成儀里，在溫度150°C和功率100 W條件下，反應(yīng)10分鐘后得到Bi2Mo06-graphene-LiSrP04: Eu2+復(fù)合光催化劑。將 LiSrPO4: Eu2+與 Bi2MoO6 的質(zhì)量比為:0%、0.25%,0.5% 和 1% 的復(fù)合光催化劑分別命名為:BRL-O, BRL-0.25、BRL-0.5 和 BRL-1。
[0048]2)光催化實驗
將制備好的光催化劑(2 g 1-1)放入濃度為10 ppm的酸性橙II溶液(100 ml)中，在磁力攪拌條件下，暗反應(yīng)30分鐘后，打開金鹵燈光源(390-800納米)，進(jìn)行光催化反應(yīng)。每隔一段時間取一定量的酸性橙II溶液，用紫外-可見分光光度計測試溶液的吸收光譜，通過吸收峰強(qiáng)度的變化可以計算出酸性橙II溶液的降解率。實驗結(jié)果見圖4。
[0049]如圖4，橫坐標(biāo)表示照射時間，縱坐標(biāo)表示酸性橙II溶液歸一化的濃度，圖中顯示了不同質(zhì)量比的Bi2Mo06-graphene_LiSrP04: Eu2+光催化劑去除污染物的不同效果，當(dāng)LiSrPO4: Eu2+占Bi2MoO6質(zhì)量比為0.5%時(復(fù)合光催化劑為BRL-0.5)，對酸性橙II的降解率最聞，為93%。
[0050]實施例5
采用Sr2Si5N8 = Eu2+與SnO2的復(fù)合可見光催化劑。
[0051]I)光催化劑的制備
分別稱量與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0.5%、1%和2%的下轉(zhuǎn)換材料Sr2Si5N8:Eu2+，將稱量好的Sr2Si具:Eu2+分別加入到20 ml的0.1 mol/1的SnCl4溶液中，將溶液放入35 ml的微波管里，室溫下攪拌半小時，使得溶液均勻。然后滴加Na (OH) 2溶液，使得溶液的pH=7，室溫下攪拌I小時，然后放入微波反應(yīng)合成儀里，在溫度150°C和功率100 W條件下，反應(yīng)10分鐘后得到SnO2-Sr2Si5N8 = Eu2+復(fù)合光催化劑。將Sr2Si具:Eu2+與SnO2的質(zhì)量比為:0.5%、1%和2%的復(fù)合光催化劑分別命名為:SS-0.5、SS-1和SS-2。
[0052]2)光催化實驗
將制備好的光催化劑(2 g 1-1)放入濃度為10 ppm的苯酹溶液(100 ml)中,在磁力攪拌條件下，暗反應(yīng)30分鐘后，打開金鹵燈光源(390-800 nm)，進(jìn)行光催化反應(yīng)。每隔一段時間取一定量的苯酚溶液，用紫外-可見分光光度計測試溶液的吸收光譜，通過吸收峰強(qiáng)度的變化可以計算出苯酚溶液的降解率。實驗結(jié)果見圖5。
[0053]如圖5，橫坐標(biāo)表示照射時間，縱坐標(biāo)表示苯酚溶液歸一化的濃度，圖中顯示了不同質(zhì)量比的SnO2-Sr2Si5N8 = Eu2+光催化劑去除污染物的不同效果，當(dāng)Sr2Si5N8 = Eu2+占SnO2質(zhì)量比為1%時(復(fù)合光催化劑為SS-1)，對苯酚的降解率最高，為90%。
[0054]實施例6
采用Sr2SiO4 = Eu2+與Bi2O3的復(fù)合可見光催化劑。
[0055]I)光催化劑的制備
分別稱量與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0.5%、1%和1.5%的下轉(zhuǎn)換材料Sr2SiO4:Eu2+，將稱量好的Sr2SiO4 = Eu2+分別加入到20 ml的0.05 mol/1的Bi (NO3) 3溶液中，將溶液放入35 ml的微波管里，室溫下攪拌半小時，使得溶液均勻。然后滴加Na (OH) 2溶液，使得溶液的pH=7，室溫下攪拌I小時，然后放入微波反應(yīng)合成儀里，在溫度150°C和功率100 W條件下，反應(yīng)10分鐘后得到Bi2O3-Sr2SiO4 = Eu2+復(fù)合光催化劑。將Sr2SiO4 = Eu2+與Bi2O3的質(zhì)量比為:0.5%、1%和1.5%的復(fù)合光催化劑分別命名為=BS-0.5、BS-1和BS-1.5。
[0056]2)光催化實驗
將制備好的光催化劑(2 g 1-1)放入濃度為10 ppm的2，4，5-三氯苯酹溶液(100 ml)中，在磁力攪拌條件下，暗反應(yīng)30分鐘后，打開金鹵燈光源(390-800納米)，進(jìn)行光催化反應(yīng)。每隔一段時間取一定量的2，4，5-三氯苯酚溶液，用紫外-可見分光光度計測試溶液的吸收光譜，通過吸收峰強(qiáng)度的變化可以計算出2，4，5-三氯苯酚溶液的降解率。實驗結(jié)果見圖6。
[0057]如圖6，橫坐標(biāo)表示照射時間，縱坐標(biāo)表示2，4，5-三氯苯酚溶液歸一化的濃度，圖中顯示了不同質(zhì)量比的Bi2O3-Sr2SiO4 = Eu2+光催化劑去除污染物的不同效果，當(dāng)Sr2SiO4 = Eu2+占Bi2O3質(zhì)量比為1%時(復(fù)合光催化劑為BS-1 )，對2，4，5-三氯苯酚的降解率最聞，為91%。[0058]實施例還可以采用溶膠凝膠法制備所述可見光光催化劑，具體方法如下:
實施例7
采用Sr3SiO5 = Eu2+與TiO2-CNTs的復(fù)合可見光催化劑。
[0059]I)光催化劑的制備
取4 ml鈦酸丁酯逐滴滴加在10 ml無水乙醇溶液中形成A溶液。稱量四份與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為1%的改性材料CNTs，再分別稱量與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0%、1%、3%和5%的下轉(zhuǎn)換材料Sr3SiO5:Eu2+，將稱量好的CNTs和Sr3SiO5 = Eu2+分別分散在2 ml蒸餾水、5ml冰醋酸和7 ml無水乙醇的混合溶液中形成B溶液。然后B溶液逐滴滴加在A溶液中，常溫下攪拌4小時，得到TiO2-CNTs-Sr3SiO5 = Eu2+的溶膠。將此溶膠陳化12小時后，放入干燥箱里，在100°C干燥12小時，研磨后，在空氣氣氛中進(jìn)行熱處理，其熱處理溫度為500°C、時間為I小時，得到TiO2-CNTs-Sr3SiO5 = Eu2+復(fù)合光催化劑。將Sr3SiO5 = Eu2+與TiO2的質(zhì)量比為:0%、1%、3%和5%的復(fù)合光催化劑分別命名為:TCS-O, TCS-1、TCS-3和TCS-5。
[0060]2)光催化實驗
將制備好的光催化劑(2 g 1-1)放入濃度為10 ppm的多環(huán)芳烴溶液(100 ml)中，在磁力攪拌條件下，暗反應(yīng)30分鐘后，打開金鹵燈光源(390-800納米)，進(jìn)行光催化反應(yīng)。每隔一段時間取一定量的多環(huán)芳烴溶液，用紫外-可見分光光度計測試溶液的吸收光譜，通過吸收峰強(qiáng)度的變化可以計算出多環(huán)芳烴溶液的降解率。實驗結(jié)果見圖7。
[0061]如圖7，橫坐標(biāo)表示照射時間，縱坐標(biāo)表示多環(huán)芳烴溶液歸一化的濃度，圖中顯示了不同質(zhì)量比的TiO2-CNTs-Sr3SiO5 = Eu2+光催化劑去除污染物的不同效果，當(dāng)Sr3SiO5 = Eu2+占TiO2質(zhì)量比為3%時(復(fù)合光催化劑為TCS-3)，對多環(huán)芳烴的降解率最高，為91%。
[0062]具體實施中還可用采用水浴化學(xué)反應(yīng)法、噴霧熱解法、靜電紡絲法或超聲反應(yīng)合成法制備所述的可見光光催化劑，所例舉實施例中微波反應(yīng)合成法為實施效果最優(yōu)。
[0063]以上為對本發(fā)明實施例的描述，通過對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可見光光催化劑，其特征在于，所述可見光光催化劑包括下轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料，所述下轉(zhuǎn)換材料與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為0.5%~5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光光催化劑，其特征在于，所述可見光光催化劑包括下轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料，所述下轉(zhuǎn)換材料與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為1%~4%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光光催化劑，其特征在于，所述可見光光催化劑包括下轉(zhuǎn)換材料和半導(dǎo)體材料，所述下轉(zhuǎn)換材料與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量比為1.5%~3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任一所述的可見光光催化劑，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料為ZnO、TiO2、SnO2、ZrO2、Co3O4、Fe3O4、La2O3、Ni (OH) 2、In2TiO5、BiOCl、BiOF、BiP04、CdMoO4、CdffO4、La2Sn2O7^ La2Ti2O7^ LaCoO3> PbMo04、PbSb2O6> PbffO4> Sr2Ta2O7^ SrTiO3> SrffO4> ZnMoO4> ZnSb206、ZnffO4, WO3> Cu2O, In2O3> ZnS, CdS, CdSe, Bi203、BiOKBiVO4, BiffO4, Bi2MoO6, InVO4, InNbO4,Ag3PO4、AgCl、AgBr、Ag1、MoO3、MoS2 中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可見光光催化劑，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料中摻雜改性材料，所述改性材料為Au、Ag、石墨烯、碳納米管中的一種或幾種，所述改性材料在半導(dǎo)體材料中摻雜的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-2%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到3任一所述的可見光光催化劑，其特征在于，所述下轉(zhuǎn)換材料包括石榴石結(jié)構(gòu)熒光粉、非石榴石結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉、硫化物熒光粉、氮化物和氧氮熒光粉中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可見光光催化劑，其特征在于，所述石榴石結(jié)構(gòu)熒光粉為Y3Al5O12: Ce3+、Tb3Al5O12: Ce3+、Lu3Al5O12: Ce3+、Lu2CaMg2 (Si, Ge) 3012: Ce3+、Ca3Sc2Si3O12: Ce3+中的一種或幾種；所述非石榴石結(jié)構(gòu)氧化物熒光粉為Sr2SiO4: Eu2+、LiSrPO4: Eu2+、Sr3SiO5: Eu2+、Sr3SiO5: Ce3+, Li+、Li2SrSiO4: Eu2+、LaSr2AlO5: Ce3+、Ca2BO3Cl: Eu2+、Sr3 (Al2O5)`C12IEu2+中的一種或幾種；所述硫化物熒光粉為CaS:Eu2+、SrSiEu2+ Ce3+、Ca2SiS4:Eu2\Y2O2S:Eu2\ (Ca, Sr) S:Eu2+中的一種或幾種；所述氮化物和氧氮熒光粉為MSi2O2N2:Eu2+、Ba3Si6O12N2: Eu2+、SrSi5AlO2N7: Eu2+、SrSiAl2O3N2: Eu2+、CaAlSiN3: Eu2+、M2Si5N8: Eu2+、MSiN2: Eu2+中的一種或幾種，其中M=Ca, Sr, Ba。
8.—種可見光光催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: (I)根據(jù)權(quán)利要求1的配比，稱量下轉(zhuǎn)換材料和/或改性材料；(2)將稱量好的材料加入到10-20 ml的0.05-0.2 mol/1的鹽溶液中，將溶液放入35 ml的微波管里，25_35°C下攪拌0.5-1小時，使得溶液均勻；；(3)滴加Na(OH)2溶液，使得溶液的pH值在7-9之間，室溫25-35°C下攪拌0.5-1小時；(4)將攪拌好的溶液放入微波反應(yīng)合成儀里，在溫度110-160°C和功率80-150 W條件下，反應(yīng)10-30分鐘后得到復(fù)合光催化劑。
【文檔編號】C02F1/30GK103623803SQ201210313414
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】孫卓, 潘麗坤, 劉心娟 申請人:上海納晶科技有限公司, 蘇州晶能科技有限公司