專利名稱：可見(jiàn)光響應(yīng)的含鉍石榴石結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑BiLi₂Ca₂V₃O₁₂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可見(jiàn)光響應(yīng)的含鉍石榴石結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑BiLi2Ca2V3O12及其制備方法，屬于無(wú)機(jī)光催化材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
環(huán)境污染是世界各國(guó)十分關(guān)注的問(wèn)題，已經(jīng)導(dǎo)致了人們生活的飲用水源、工業(yè)水源質(zhì)量不斷下降，導(dǎo)致大氣污染不斷加劇，造成生態(tài)環(huán)境的不斷破壞，對(duì)人類的生存構(gòu)成嚴(yán)重威脅，為了解決這些問(wèn)題，人們通過(guò)各種方法控制和治理環(huán)境污染。從20世紀(jì)70年代末期，人們提出了利用光催化劑分解水中和大氣中的農(nóng)藥以及惡臭物質(zhì)等有機(jī)物，以及涂有光催化劑的固體表面的自我清潔等應(yīng)用實(shí)例；目前，使用的光催化劑主要為二氧化鈦，已經(jīng)利用二氧化鈦對(duì)水中和大氣中的農(nóng)藥和惡臭物質(zhì)等有機(jī)物進(jìn)行分解，然而二氧化鈦的帶隙是3. 2eV，只有在比400nm短的紫外線的照射下才能顯現(xiàn)出活性，只能在室內(nèi)或者有紫外燈的地方工作，幾乎不能利用可見(jiàn)光，這大大的限制了二氧化鈦光催化劑的使用?？紤]到光催化劑在分解有害物質(zhì)中的實(shí)用性，利用太陽(yáng)光作為光源是不可缺少的，照射向地表的太陽(yáng)光中波長(zhǎng)在500nm附近可見(jiàn)光的強(qiáng)度最大,波長(zhǎng)為400nm-750nm的可見(jiàn)光區(qū)的能量大約是太陽(yáng)光總能量的43%，所以為了高效的利用太陽(yáng)光譜，尋找具有可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化劑引起了人們的重視，鉍系光催化劑的開(kāi)發(fā)和研究已經(jīng)取得了一系列重大的成果，三價(jià)鉍的復(fù)合物，如BiVO4和Bi2WO4被報(bào)道在可見(jiàn)光下具有良好的吸收，而五價(jià)鉍同樣也引起了廣泛的應(yīng)用。目前報(bào)道的具有可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化劑種類仍很有限，所以研究和開(kāi)發(fā)新的具有可見(jiàn)光響應(yīng)的高效光催化劑是非常必要，我們對(duì)含鉍石榴石結(jié)構(gòu)氧化物BiLi2Ca2V3O12進(jìn)行了光催化性能研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該類化合物具有優(yōu)異的可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有可見(jiàn)光響應(yīng)的含鉍石榴石結(jié)構(gòu)光催化劑BiLi2Ca2V3O12以及其制備方法。本發(fā)明涉及的具有可見(jiàn)光響應(yīng)的含鉍石榴石結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑的組成化學(xué)式為=BiLi2Ca2V3O120上述可見(jiàn)光響應(yīng)的含鉍石榴石結(jié)構(gòu)光催化劑BiLi2Ca2V3O12的制備方法具體步驟為
(1)將99.9%分析純的化學(xué)原料Bi203、Li2C03、CaCO3和V2O3按BiLi2Ca2V3O12化學(xué)式稱量配料；
(2)將步驟(I)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無(wú)水乙醇，球磨2 8小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過(guò)200目篩；(3)將步驟(2)所得粉料在65(T70(TC預(yù)燒，并保溫6 8小時(shí)，自然冷卻至室溫，然后通過(guò)球磨機(jī)球磨使粒子直徑變小，達(dá)到2 μ m，即可得到含鉍石榴石結(jié)構(gòu)光催化劑BiLi2Ca2V3O12粉末。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、成本低，制備的光催化劑具有優(yōu)良的催化性能，在可見(jiàn)光照射下具有分解有害化學(xué)物質(zhì)、有機(jī)生物質(zhì)和殺菌的作用。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明
I、為了得到本發(fā)明中所使用的復(fù)合氧化物，首先使用固相合成法制備粉末，即把作為原料的各種氧化物或碳酸鹽按照目標(biāo)組成化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行混合，再在常壓下于空氣氣氛中合成。2、為了能夠有效利用光，本發(fā)明中的光催化劑的尺寸最好在微米級(jí)別，甚至是納米粒子，且比表面積較大；用固相合成法制備的氧化物粉末，其粒子較大而表面積較小，但是可以通過(guò)球磨機(jī)等粉碎手段使粒子直徑變小。3、本發(fā)明的光催化實(shí)驗(yàn)以甲基橙作為模擬有機(jī)污染物，其濃度為20mg/L ;含鉍石榴石結(jié)構(gòu)光催劑BiLi2Ca2V3O12的加入量為lg/L ;光源使用300W的氙燈，反應(yīng)槽使用硼硅酸玻璃制成的器皿，通過(guò)濾波器得到波長(zhǎng)大于420nm長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，然后照射光催化劑；催化時(shí)間設(shè)定為120分鐘。實(shí)施例I :
(I)將99. 9%分析純的化學(xué)原料Bi203、Li2C03、CaCO3和V2O3按BiLi2Ca2V3O12化學(xué)式稱量配料。(2)將步驟(I)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無(wú)水乙醇，球磨2小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過(guò)200目篩。(3)將步驟(2)所得粉料在650°C預(yù)燒，并保溫8小時(shí)，自然冷卻至室溫，然后通過(guò)球磨機(jī)球磨使粒子直徑變小，達(dá)到2 μ m，即可得到含鉍石榴石結(jié)構(gòu)光催化劑BiLi2Ca2V3O12 粉末。所制備的光催化劑，在波長(zhǎng)大于420nm的可見(jiàn)光照射下，120分鐘對(duì)甲基橙去除率達(dá)到99%ο
實(shí)施例2
(I)將99. 9%分析純的化學(xué)原料Bi203、Li2C03、CaCO3和V2O3按BiLi2Ca2V3O12化學(xué)式稱量配料。(2)將步驟(I)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無(wú)水乙醇，球磨4小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過(guò)200目篩。(3)將步驟(2)所得粉料在670°C預(yù)燒，并保溫7小時(shí)，自然冷卻至室溫，然后通過(guò)球磨機(jī)球磨使粒子直徑變小，達(dá)到2 μ m，即可得到含鉍石榴石結(jié)構(gòu)光催化劑BiLi2Ca2V3O12粉末。所制備的光催化劑，在波長(zhǎng)大于420nm的可見(jiàn)光照射下，120分鐘對(duì)甲基橙去除率達(dá)到99. 4%ο
實(shí)施例3
(1)將99.9%分析純的化學(xué)原料Bi203、Li2C03、CaCO3和V2O3按BiLi2Ca2V3O12化學(xué)式稱量配料；
(2)將步驟(I)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無(wú)水乙醇，球磨8小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過(guò)200目篩。
(3)將步驟⑵所得粉料在700°C預(yù)燒，并保溫6小時(shí)，自然冷卻至室溫，然后通過(guò)球磨機(jī)球磨使粒子直徑變小，達(dá)到2 μ m，即可得到含鉍石榴石結(jié)構(gòu)光催化劑BiLi2Ca2V3O12粉末。所制備的光催化劑，在波長(zhǎng)大于420nm的可見(jiàn)光照射下，120分鐘對(duì)甲基橙去除率達(dá)到99. 2%ο本發(fā)明決不限于以上實(shí)施例。具有與Bi等相似結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的元素如La、Eu、Y、Ce、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb和Lu等也可以做出與本發(fā)明類似晶體結(jié)構(gòu)與性能的光催化劑。各工藝參數(shù)(如溫度、時(shí)間等)的上下限、區(qū)間取值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。以上發(fā)明實(shí)施例所制的光催化劑粉末可負(fù)載于多種基體表面上?；w可以是玻璃、陶瓷、活性炭、石英砂等，光催化劑可以以薄膜的形式負(fù)載于基體表面。
權(quán)利要求
1.一種含鉍石榴石結(jié)構(gòu)氧化物作為可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述含鉍石榴石結(jié)構(gòu)氧化物的組成化學(xué)式為=BiLi2Ca2V3O12 ； 所述含鉍石榴石結(jié)構(gòu)氧化物的制備方法具體步驟為 (1)將99.9%分析純的化學(xué)原料Bi203、Li2C03、CaCO3和V2O3按BiLi2Ca2V3O12化學(xué)式稱量配料； (2)將步驟(I)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無(wú)水乙醇，球磨2 8小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過(guò)200目篩； (3)將步驟(2)所得粉料在65(T700°C預(yù)燒，并保溫6 8小時(shí)，自然冷卻至室溫，然后通過(guò)球磨機(jī)球磨使粒子直徑變小，達(dá)到2 μ m,即可得到含秘石槽石結(jié)構(gòu)氧化物BiLi2Ca2V3O12 粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可見(jiàn)光響應(yīng)的含鉍石榴石結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑及其制備方法。含鉍石榴石結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑的化學(xué)組成式為BiLi2Ca2V3O12。(1)將99.9%分析純的化學(xué)原料Bi2O3、Li2CO3、CaCO3和V2O3，按BiLi2Ca2V3O12化學(xué)式稱量配料；(2)將步驟(1)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無(wú)水乙醇，球磨2~8小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過(guò)200目篩；(3)將步驟(2)所得粉料在650~700℃預(yù)燒，并保溫6~8小時(shí)，自然冷卻至室溫，然后通過(guò)球磨機(jī)等粉碎手段使粒子直徑變小，達(dá)到2μm，即可得到含鉍石榴石結(jié)構(gòu)光催化劑BiLi2Ca2V3O12粉末。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、成本低，制備的光催化劑具有優(yōu)良的催化性能,在可見(jiàn)光照射下具有分解有害化學(xué)物質(zhì)、有機(jī)生物質(zhì)和殺菌的作用。
文檔編號(hào)B01J23/22GK102962053SQ201210522519
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者方亮, 向飛, 蘇聰學(xué) 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)