專利名稱：具有可見光響應(yīng)的碳酸鍶-二氧化鈦復(fù)合光催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光催化劑，特別是涉及一種具有可見光響應(yīng)的光催化劑。 本發(fā)明還涉及上述催化劑的制備方法。 本發(fā)明還涉及上述催化劑的用途。
背景技術(shù)：
自從1972年Fujishimaand Honda發(fā)現(xiàn)Ti02在光的輻射下可以分解水以來，Ti02的光催化性能研究備 受矚目。Ti02本身在高能量的紫外光輻射下，具有超好的分解有機(jī)物分子的活性，但它的禁帶能隙較大 (3.0-3.2 eV),在能量較低的可見光輻射下，分解效率遠(yuǎn)不如在紫外光輻射下的活性。因此，對(duì)于Ti02 的參雜改性、縮短它的禁帶寬度，提高它在可見光輻射下的活性備受研究者的青睞。主要包括非金屬離子 摻雜，如C、N、 S和B摻雜等等；金屬離子摻雜，如Ag和Nd摻雜等；和其它氧化物的組合，如Cu20/Ti02、 Bi203/Ti02、 ZnMti2CVn02和PbS/Ti02等。Ti02通過上面形式改性之后，不但能夠有效地阻止光生電子進(jìn) 一步復(fù)合，從而大大提高光催化劑的活性，而且還可以將光催化反應(yīng)向可見光區(qū)延伸，從而降低反應(yīng)所需 能量，充分利用自然界中大量存在的可見光。目前，文獻(xiàn)報(bào)道的可見光敏感的半導(dǎo)體光催化劑已經(jīng)很多， 如Cu20、 Cu2S、 ln203、 NiO、 Bi203、 ZnS、 ZnO、 ZnFe03、 CdS、 SrBi204、 BiW06、 Ag3V04、 CuGa02、 CdIn2S4、畫b206(N^Mg，C^Sr，Ba，Ni)、 Mln204 (M = C Sr， Ba)等或者是它們的復(fù)合體和改性的產(chǎn)物。 除了半導(dǎo)體光催化劑外，已發(fā)表的以碳酸鹽作為光催化劑的文獻(xiàn)目前還鮮為報(bào)道。
本發(fā)明以制備新型碳酸鹽可見光催化材料為切入點(diǎn)，開發(fā)具有實(shí)用價(jià)值的可見光脫除有機(jī)分子環(huán)境污 染物新型碳酸鍶—二氧化鈦復(fù)合光催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的意義在于提供一種具有可見光響應(yīng)的光催化劑，這種碳酸鹽光催化劑，既能有效的被可見光 激發(fā)，又能保持良好的穩(wěn)定性和較高的催化活性，同時(shí)制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。
本發(fā)明提供的光催化劑是由碳酸鍶和二氧化鈦顆粒組成，其特征在T該催化劑是由碳酸鍶與碳摻雜的
二氧化鈦按照一定摩爾比混合而成。鍶離子和鈦離子的摩爾比為1: 1，碳酸鍶和二氧化鈦粒子直徑在5個(gè) 納米到IO微米之間。
本發(fā)明的具有可見光響應(yīng)的碳酸鍶一二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法如下
將一定量的可溶性鍶鹽溶于50ml蒸餾水中配成一定濃度的鍶離子溶液；將一定量的四氯化鈦或鈦酸 四丁酯溶于50ml無水乙醇；保持鍶離子與鈦離子的摩爾比為1: 1，然后將上述兩種溶液混合，劇烈攪拌
10min使兩種溶液充分混合；然后在30 9(TC水浴中逐滴加入一定濃度的草酸水溶液，滴加完畢后，繼續(xù) 陳化15 180min;將產(chǎn)生的沉淀抽濾，依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌，然后12(TC干燥3h得到草酸氧鈦 鍶前體。最后將前體在空氣中300 5(XTC焙燒l 6h得到最終催化劑。本發(fā)明的具有可見光響應(yīng)的光催化 劑可用于空氣、廢水、地表水及飲用水中的有機(jī)污染物和重金屬離子的光催化處理。
在可見光輻射下降解亞甲基藍(lán)的光催化活性測(cè)試具體方法和條件如下
催化劑的光催化氧化活性是在自制的光催化反應(yīng)器中進(jìn)行。采用300W氮燈a > 420nm)為輻射光源， 反應(yīng)液為250mL 10mg.L—的亞甲基藍(lán)水溶液，催化劑加入量為l.Og。在劇烈的攪拌下每隔30min抽取少 量反應(yīng)液，在665nm處測(cè)定溶液吸光度。再根據(jù)亞甲基藍(lán)的濃度一吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線確定溶液濃度。
具體實(shí)施方案
實(shí)施方案l
將O.lmol的硝酸鍶溶于100ml蒸餾水中配成lmol/L的鍶離于溶液;將O.lmol的鈦酸四丁酯溶于100ml 無水乙醇中配成lmol/L的鈦酸四丁酯乙醇溶液將上述兩種溶液混合，劇烈攪拌10min;在60'C水浴下 逐滴加入2mol/L草酸水溶液120ml，滴加完畢后繼續(xù)陳化60min，將產(chǎn)生的沉淀抽濾，依次用蒸餾水和無 水乙醇洗滌，然后120'C干燥3h得到草酸氧鈦鍶前體。最后將前體在300'C焙燒3h，冷卻后得到光催化劑。 實(shí)施方案2將實(shí)施方案l中的前體在35(TC焙燒6h，冷卻后得到光催化劑。 實(shí)施方案3
將實(shí)施方案1中的前體在400'C焙燒6h，冷卻后得到光催化劑。 實(shí)施方案4
將實(shí)施方案l中的前體在45(TC焙燒6h，冷卻后得到光催化劑。 實(shí)施方案5
將實(shí)施方案l中的前體在500'C焙燒6h,冷卻后得到光催化劑。
本發(fā)明所制得的光催化劑可負(fù)載于載體上，本發(fā)明不限于以上實(shí)施方案。 對(duì)實(shí)施方案中所得光催化劑進(jìn)行了可見光照射下的光催化反應(yīng)測(cè)試，具體結(jié)果如表1。
表1碳酸鍶—二氧化鈦復(fù)合光催化劑的催化性
樣品編號(hào)可見光輻射3h 亞甲基藍(lán)降解率
實(shí)施方案133%
實(shí)施方案251%
實(shí)施方案379%
實(shí)施方案498%
實(shí)施方案581%
權(quán)利要求
1.一種可見光響應(yīng)的碳酸鍶-二氧化鈦復(fù)合光催化劑，成分包括碳酸鍶，其特征在于該光催化劑的成份還包括碳摻雜的二氧化鈦，鍶離子與鈦離子的摩爾比為1∶1，碳酸鍶和二氧化鈦直徑在5個(gè)納米到10微米之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的一種光催化劑，其特征在于光反應(yīng)在可見光、紫外光和太陽光下進(jìn)行。
3. —種制備權(quán)利要求1所述光催化劑的方法，采用空氣中高溫焙燒法生產(chǎn)工藝，其特征在于該方法中 的燒結(jié)溫度為300 500'C,保溫時(shí)間為1 6小時(shí)。
4. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光催化劑用于空氣、廢水、地表水及飲用水中的有機(jī)污染物和重金 屬離子的光催化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有可見光響應(yīng)的碳酸鍶-二氧化鈦復(fù)合光催化劑及其制備方法，屬于無機(jī)納米光催化材料領(lǐng)域。該催化劑由納米碳酸鍶和碳摻雜的二氧化鈦組成。本發(fā)明制備的光催化劑在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有光催化活性，能夠在紫外光、可見光或自然光輻射下光分解凈化處理有毒有害化學(xué)物質(zhì)。
文檔編號(hào)B01J27/20GK101491770SQ20091006813
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者宋立民, 張淑娟 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)