專(zhuān)利名稱：類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑及制備方法。
技術(shù)背景環(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(lèi)的生存構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此環(huán)境的保護(hù)和治理是一個(gè)重大的社會(huì)問(wèn)題， 亟待解決。光催化劑作為一種潛在和理想的環(huán)境治理技術(shù)，在水的深度處理和含難降 解的有機(jī)物工業(yè)廢水處理方面有相當(dāng)好的前景。目前的研究大多局限在使用常 規(guī)二氧化鈦光催化劑，但是由于其量子效率較低，總反應(yīng)速度慢，難以處理量 大且濃度高的工業(yè)廢氣和廢水，使得該技術(shù)的廣泛應(yīng)用受到制約。近來(lái)關(guān)于復(fù)合氧化物的光催化劑有不少報(bào)道，申請(qǐng)?zhí)枮?8111246、公開(kāi)號(hào) 為CN1201769的中國(guó)專(zhuān)利，申請(qǐng)公開(kāi)了一種4失酸鋅——二氧化鈦納米復(fù)合光催 化劑及其制備方法；日本專(zhuān)利申請(qǐng)延遲公開(kāi)No. 7-24329提出了表示通式為 A3+B3+Oj々LaFe03和表示通式為A2+B3+Oj々SrMnO,光催化劑；日本專(zhuān)利申請(qǐng)延遲公 開(kāi)No. 10-244164提出了層狀類(lèi)鈣鈦礦型ABC04;日本專(zhuān)利申請(qǐng)延遲公開(kāi) No. 8-196912提出了以4丐鈦礦KLaCa2Nb^。氧化物為基體，在其層間插入二氧化 鈦、二氧化鋯等氧化物，從而制備出高比表面積及高催化活性的的光催化劑； 日本專(zhuān)利申請(qǐng)延遲公開(kāi)No. 11-139826提出基于層狀鈣鈦礦氧化物KLaCa2Nb3010 的光催化劑；申請(qǐng)?zhí)枮?2801196的中國(guó)專(zhuān)利^Hf了一種由燒綠石結(jié)構(gòu)的氧化物 半導(dǎo)體與銳鈥礦氧化物半導(dǎo)體復(fù)合制備高活性催化劑；申請(qǐng)?zhí)枮?2801197的中 國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種由鈣鈦礦類(lèi)型氧化物半導(dǎo)體與二氧化鈦等復(fù)合而制備高活性 的光催化劑；申請(qǐng)?zhí)枮?00410012729. 7的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種鈮鉀復(fù)合氧化物 光催化劑及制備方法；申請(qǐng)?zhí)枮?00510019175. 8的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了 一種#^同的 鈮鉀復(fù)合氧化物光催化劑及制備方法。以上發(fā)明的光催化劑，雖然有的光催化效果較好，但大部分的光催化劑均 存在制備工藝復(fù)雜或較為復(fù)雜，制備條件苛刻，從而給推廣使用帶來(lái)了很多困 難。其中有些復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法相對(duì)簡(jiǎn)單，但其催化性能不夠理 想，本發(fā)明提供的光催化劑制備方法筒單，催化性能較好。上述發(fā)明未涉及與 本發(fā)明相同的內(nèi)容。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備方法筒單、成本低的類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化 物光催化劑及制備方法。制得的光催化劑有良好的光催化活性。本發(fā)明涉及的類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑，其化學(xué)組成通式為A^LrwTiJNth—yTay)3-A2,其中A為Ba、 Sr和Ca中的一種或多種；Ln為L(zhǎng)a、 Ce、 Pr和Nd中的一種或兩種，0. 00《x<3, 0. 00《y《l。 類(lèi)4丐鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法為 (1)用含Ti、 Nb和/或Ta及Ba、 Sr、 Ca中的一種或多種的氧化物或相應(yīng) 的碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽以及含La、 Ce、 Pr和Nd中的一種或兩種的氧化物 或相應(yīng)的石友酸鹽、硝酸鹽為原料，按照AhLn^TUNVyTa》3-x0u的化學(xué)計(jì)量比配 料，其中A為Ba、 Sr和Ca中的一種或幾種，Ln為L(zhǎng)a、 Ce、 Pr和Nd中的一種 或兩種，0. 00《x<3， 0. 00《y<l;把原料混合研磨均勻；(2) 把混勻的原料于80(TC-1300。C溫度下，于空氣氣氛中煅燒1-13小時(shí)；(3) 自然冷卻至室溫，充分研磨，即得類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑 粉末。另夕卜，也可將步驟(3 )所得的類(lèi)鈣鈥礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑按步驟(2 )、 (3)再煅燒、冷卻、研磨，如此重復(fù)一到兩次。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，煅燒溫度范圍寬，無(wú)須添加貴金屬，成本低廉。制 備的光催化劑具有優(yōu)良的催化性能，可用于紫外或可見(jiàn)光照射下具有分解有害 化學(xué)物質(zhì)和有機(jī)生物質(zhì)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:(1) 采用純度>99°/。的BaC03、 La203、 NbA為原料，按照Ba3LaNb3012的化學(xué)計(jì) 量比配料，把原料混合研磨均勻；(2) 把混勻的原料放于粕金坩堝中，置于80(TC溫度下，于空氣氣氛中煅燒 3小時(shí)，再將溫度升至125(TC溫度下，于空氣氣氛中煅燒8小時(shí)。(3)自然冷卻至室溫，充分研磨，即得以Ba3LaNbA2為主相的光催化劑^f分末。 實(shí)施例2:(1) 采用純度>99°/。的SrC03、 La203、 Ti02、 TaA為原料，^按照Sr2La2TiTa2012 化學(xué)計(jì)量比配料，把原料混合研磨均勻；(2) 把混勻的原料放于柏金坩堝中，置于1200。C溫度下，于空氣氣氛中煅燒 2小時(shí)，再將溫度升至140(TC溫度下，于空氣氣氛中煅燒10小時(shí)。(3) 自然冷卻至室溫，充分研磨，即得以Sr2La2TiTaA2為主相的光催化劑賴、末。實(shí)施例3:(1) 采用純度>99%的BaC03、 SrC03、 CaC03、 La203、 Nd203、 Ti02、 NbA為原料， 按照Ba2Sr。.5Ca。.2La。.sNd。.5Ti。.3Nb2.70u的化學(xué)計(jì)量比配料，把原料混合研磨均勻；(2) 把混勻的原料放于鉑金坩堝中，置于80(TC溫度下，于空氣氣氛中煅燒 3小時(shí)，再將溫度升至120(TC溫度下，于空氣氣氛中煅燒10小時(shí)。(3) 自然冷卻至室溫，充分研磨，即得以Ba2Sr。.5Ca。.2LaoNd。.sTi。.3Nb2.A2為主 相的光催化劑粉末。實(shí)施例4:(1) 采用純度>99. 5%的CaC03、 Pr203 、 Ce02、 Ti02、 NbA為原泮牛，按照 CaPrCe2Ti2Nb(^的化學(xué)計(jì)量比配料，把原料混合研磨均勻；(2) 把混勻的原料放于鉑金坩堝中，置于80(TC溫度下，于空氣氣氛中煅燒 3小時(shí)，再將溫度升至130(TC溫度下，于空氣氣氛中煅燒10小時(shí)；(3) 自然冷卻至室溫，充分研磨，即得以CaPrCe/Ti2Nb0u為主相的光催化劑 粉末。(4) 將步驟(3)所得的光催化劑按步驟(2)、 (3)再煅燒、冷卻、研磨。 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。本發(fā)明決不限于以上實(shí)施例。具有與La、 Ce、 Pr和Nd相似結(jié)構(gòu)與化學(xué)性 質(zhì)的元素如Eu、 Sm、 Y, Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Tm、 Yb、 Lu等，與Ba相似結(jié) 構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的元素如Pb等，以及與Ti相似結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的元素如Sn與 Zr等，也可以做出與本發(fā)明類(lèi)似晶體結(jié)構(gòu)與性能的光催化劑。通過(guò)對(duì)酸性紅G的光催化降解效果，對(duì)以上實(shí)施例所得的含鈮復(fù)合氧化物 光催化劑的光催化活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。具體方法如下室溫下(25。C左右)，準(zhǔn)確稱取150毫克光催化劑于300毫升濃度為20毫克 /升的酸性紅G溶液中，在磁力攪拌和紫外燈(主波長(zhǎng)253. 7nm)的照射下，紫 外燈的功率為20瓦，進(jìn)行光催化降解實(shí)—險(xiǎn)。反應(yīng)120min后，在波長(zhǎng)為505nm 處測(cè)試溶液的吸光度，計(jì)算酸性紅G的降解率。試驗(yàn)結(jié)果為無(wú)催化劑的情況 下，樣品的降解率為3%;使用本發(fā)明實(shí)施例1所得光催化劑，樣品降解率為92.3%; 使用本發(fā)明實(shí)施例2、 3、 4所得光催化劑，樣品的降解率均大于為97%。
權(quán)利要求
1、一種類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑，其特征在于其化學(xué)組成通式為A3-xLn1+xTix(Nb1-yTay)3-x012，其中A為Ba、Sr和Ca中的一種或多種；Ln為L(zhǎng)a、Ce、Pr和Nd中的一種或兩種，0.00≤x＜3，0.00≤y≤1。
2、 一種如權(quán)利要求1所述的類(lèi)4丐鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法， 其特征在于步驟為(1) 用含Ti、 Nb和/或Ta及Ba、 Sr、 Ca中的一種或多種的氧化物或相應(yīng) 的碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽以及含La、 Ce、 Pr和Nd中的一種或兩種的氧化物 或相應(yīng)的碳酸鹽、硝酸鹽為原料，按照A3-xLnuJUNbi-yTay)3-A2的化學(xué)計(jì)量比配 料，其中A為Ba、 Sr和Ca中的一種或多種，Ln為L(zhǎng)a、 Ce、 Pr和Nd中的一種 或兩種，0. 00《x<3， 0. 00《y《l; 4巴原4+混合研磨均勻；(2) 把混勻的原料于800°C-140(TC溫度下，于空氣氣氛中煅燒1-13小時(shí)；(3) 自然冷卻至室溫，充分研磨，即得類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑 粉末。
3、 按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于將步驟(3 )所得的類(lèi)鈣鈥礦結(jié)構(gòu) 復(fù)合氧化物光催化劑按步驟(2)、 (3)再煅燒、冷卻、研磨，如此重復(fù)一到兩 次。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑，其特征在于其化學(xué)組成通式為A<sub>3-x</sub>Ln<sub>1+x</sub>Ti<sub>x</sub>(Nb<sub>1-y</sub>Ta<sub>y</sub>)<sub>3-x</sub>O<sub>12</sub>，其中A為Ba、Sr和Ca中的一種或多種；Ln為L(zhǎng)a、Ce、Pr和Nd中的一種或兩種，0.00≤x＜3，0.00≤y≤1。其制備方法為(1)按照A<sub>3-x</sub>Ln<sub>1+x</sub>Ti<sub>x</sub>(Nb<sub>1-y</sub>Ta<sub>y</sub>)<sub>3-x</sub>O<sub>12</sub>的化學(xué)計(jì)量比配料，其中A為Ba、Sr和Ca中的一種或多種；Ln為L(zhǎng)a、Ce、Pr和Nd中的一種或兩種，0.00≤x＜3，0.00≤y≤1，把原料混合研磨均勻；(2)把混勻的原料于800℃-1400℃溫度下，于空氣氣氛中煅燒1-13小時(shí)；(3)自然冷卻至室溫，充分研磨，即得類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物光催化劑粉末。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，煅燒溫度范圍寬，無(wú)須添加貴金屬，成本低廉；制備的光催化劑具有優(yōu)良的催化性能。
文檔編號(hào)B01J23/10GK101134162SQ20071018136
公開(kāi)日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者吳伯麟, 輝 張, 張桂玲, 亮 方, 朱文鳳, 胡長(zhǎng)征 申請(qǐng)人:桂林工學(xué)院