專利名稱：一種燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及催化劑類無機新材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種燒綠石型復(fù)合氧化物光催
化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
人類進(jìn)入21世紀(jì)后，對環(huán)境污染的控制與治理是人類社會面臨和亟待解決的重 大課題。在眾多的環(huán)境污染治理技術(shù)中，以無機半導(dǎo)體氧化物為催化劑的多相光催化過程， 以其在室溫條件下反應(yīng)、可直接利用太陽光作為光源來驅(qū)動氧化_還原反應(yīng)等特點而成為 一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)。而復(fù)合氧化物光催化劑由于其優(yōu)良的光催化性能，使其成 為人們研究的熱點。復(fù)合金屬氧化物是指兩種以上金屬元素的氧化物，該氧化物可以是單 一組分的化合物，也可以是多種組分組成的固溶體；材料的復(fù)合是按照一定的連通模式通 過加和效應(yīng)或耦合乘積效應(yīng)而實現(xiàn)的，金屬復(fù)合氧化物的物理化學(xué)性質(zhì)除與金屬元素種類 有關(guān)外，還與其粒子形貌、粒徑尺寸及其分布、組分的能量狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、缺陷性質(zhì)及其密 度等有關(guān)，而這些影響因素又與它們的制備方法緊密相關(guān)；因此，通過材料的復(fù)合及制備方 法的選擇，人們可以開發(fā)出綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于相應(yīng)的單一材料并能滿足某些特定功能與用 途的金屬復(fù)合氧化物材料。燒綠石結(jié)構(gòu)是形成最多的也是最重要的一類金屬復(fù)合氧化物， 它是一類具有離子導(dǎo)電性、鐵電鐵磁、催化等多種物理化學(xué)性能的新型無機復(fù)合材料，已成 為固態(tài)物理、材料化學(xué)和催化化學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點.Saruhan等用電子束物理氣相沉積 法(EB2PVD)合成了 La2 21~207和摻雜了 3wt% Y203的La2Zr207。而Suzuki等用金屬有機化 合物氣相沉積法合成了具有立方體結(jié)構(gòu)的Bi2 11207膜.氣相法多用于制備納米級的粒子 或薄膜，具有目標(biāo)產(chǎn)物純度高、粒度細(xì)、分散性好、組分易于控制等優(yōu)點，但對制備所需設(shè)備 要求較高。鄒志剛等用高溫固相法得到B^ InNb(V通過高溫固相法制備得到的復(fù)合氧化 物粒子機械強度高，但煅燒時對組分的控制性差，容易造成成分偏析，得到的產(chǎn)物往往含有 雜質(zhì)、形貌不規(guī)則、顆粒較大、粒度分布寬等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種合成條件溫和、產(chǎn)物純度高的
燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 —種燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法，該光催化劑的結(jié)構(gòu)式為A2B207，其 中A = Bi、Y、Ce或Nd，B = Sn ;其具體制備步驟如下 按摩爾比為1 : 1稱取金屬硝酸鹽和四氯化錫，分別溶于1 8mo1/1的鹽酸溶
液，鹽酸溶液與金屬硝酸鹽的摩爾比為io : 1 20 : 1，溶解后將兩者混合，緩慢加入i
10mo1/1氨水溶液調(diào)節(jié)pH = 2 IO，所得沉淀烘干，在18(TC下反應(yīng)12 24小時后放入馬 弗爐中，在50(TC下煅燒1 5小時，冷至室溫后，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑粉末；
或者
3
按摩爾比為i : i稱取金屬硝酸鹽和錫酸鈉，將金屬硝酸鹽溶于水，水與金屬硝酸
鹽的質(zhì)量比為2 : 1 10 : l，再加入錫酸鈉混合，攪拌，用1 10mol/l氫氧化鈉溶液調(diào) 節(jié)pH = 2 IO，再倒入高壓反應(yīng)釜中，加水至反應(yīng)釜體積的70%，密封，在150 25(TC下 水熱反應(yīng)12 72小時，冷至室溫，過濾洗凈，干燥，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑粉 末。 所述鹽酸溶液濃度為1 4mo1/1。
所述氨水溶液調(diào)節(jié)的pH = 2 5。
所述氨水溶液濃度為7 10mol/l。
所述氫氧化鈉溶液濃度為1 4mo1/1。
所述氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)的pH = 7 10。
本發(fā)明具有的優(yōu)點是 (1)、可以得到處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)的燒綠石型亞穩(wěn)相物質(zhì)。
(2)、由于反應(yīng)溫度較低，更適合于工業(yè)化生產(chǎn)和實驗室操作。 (3)、合成條件溫和、產(chǎn)物純度高、晶粒發(fā)育完整、粒徑小且分較均勻、無明顯團(tuán)聚 及形貌可控。 (4)、可保持很高的燒結(jié)活性，易合成成分均勻的超細(xì)多組元粉末，成本低、易操
作，適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
(5)、在可見光下具有較高的光催化活性。 本發(fā)明制得的光催化劑可用于工業(yè)中降解染料，污水廢水處理，其使用安全、省 時、節(jié)能。
具體實施方式

實施例1 a)稱取0. 4851g Bi (N03) 3 H20和0. 3506g SnCl4 5H20，分別溶于5ml2mo1/1的 HCl，溶解后將兩者混合，再在不斷攪拌下緩慢加入lOmol/1 NH3 H20直到pH = 2. 5，形成 白色沉淀，放入烘箱烘干后，在18(TC下反應(yīng)24小時，把粉末研細(xì)，再放入馬弗爐里50(TC下 煅燒3小時，冷至室溫后，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑粉末。 b)在鹵鎢燈下降解10mg/l靛紅染料，暗反應(yīng)1個小時后再光照3小時。染料降解 率為55. 3%。
實施例2 a)稱取1. 7084g Na2Sn03 4H20和2. 9104g Bi (N03) 3 5H20，將Bi (N03) 3 5H20溶 于10ml的去離子水中，再將Na^n03 *41120加入其中，然后攪拌，不斷攪拌下加入lmol/1的 NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH = IO，攪拌十分鐘后，倒入反應(yīng)釜中后，加水至反應(yīng)釜容積的70%左右， 在18(TC下水熱反應(yīng)12小時，取出來冷卻至室溫，用去離子水和無水乙醇洗滌，室溫干燥， 得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑粉末。 b)在鹵鎢燈下降解10mg/l亞甲基藍(lán)染料，暗反應(yīng)l個小時后再光照3小時。染料 降解率為60.7%。
實施例3a)稱取0. 5695g Na2Sn03 *4H20和0. 9701g Bi (N03) 3 *5H20，將Bi (N03) 3 *5H20溶于5ml的去離子水中，再將Na2Sn03 41120加入其中，混合，攪拌，再往混合液中加入10ml lmo1/ 1的NaOH溶液中，調(diào)節(jié)pH二 10，攪拌后倒入反應(yīng)釜中，在24(TC下水熱反應(yīng)72小時，冷至室 溫后過濾，用去離子水和無水乙醇洗滌，室溫下干燥，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑粉 末。 b)在鹵鎢燈下降解10mg/l亞甲基藍(lán)染料，暗反應(yīng)l個小時后再光照3小時。染料 降解率為84.6%。
實施例4 a)稱取0. 1390g Na2Sn03 4H20和1. 9403g Bi (N03) 3 5H20，將Bi (N03) 3 5H20溶 于10ml的去離子水中，再將Na^n03 4H20加入其中，混合，攪拌，再往混合液中加入10ml lmol/1的NaOH溶液中，調(diào)節(jié)pH = 10，攪拌后倒入反應(yīng)釜中，在24(TC下水熱反應(yīng)72小時， 冷至室溫后過濾，用去離子水和無水乙醇洗滌，室溫下干燥，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催 化劑粉末。 b)在鹵鎢燈下降解10mg/l亞甲基藍(lán)染料，暗反應(yīng)1個小時后再光照3小時。染料 降解率為83.5%。
實施例5 a)稱取1. 1399g Na2Sn03 4H20和1. 5323g Y(N03)3 6H20，將Y(N03)3 6H20溶 于10ml的去離子水中，再將Na^n03 4H20加入其中，混合，攪拌，再往混合液中加入10ml lmol/1的NaOH溶液中，調(diào)節(jié)pH二 7. 13，攪拌后倒入反應(yīng)釜中，在24(TC下水熱反應(yīng)72小時， 冷至室溫后過濾，用去離子水和無水乙醇洗滌，室溫下干燥，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催 化劑粉末。 b)在鹵鎢燈下降解10mg/ly亞甲基藍(lán)染料，暗反應(yīng)1個小時后再光照3小時。染 料降解率為34.3%。
實施例6 a)稱取1. 1401g Na2Sn03 4H20和1. 3212g Nd(N03)3 61120，將Nd(N03)3 6H20溶 于10ml的去離子水中，再將Na^n03 4H20加入其中，混合，攪拌，再往混合液中加入10ml lmol/1的NaOH溶液中，調(diào)節(jié)ph二 7. 67，攪拌后倒入反應(yīng)釜中，在24(TC下水熱反應(yīng)72小時， 冷至室溫后過濾，用去離子水和無水乙醇洗滌，室溫下干燥，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催 化劑粉末。 b)在鹵鎢燈下降解10mg/ly亞甲基藍(lán)染料，暗反應(yīng)1個小時后再光照3小時。染 料降解率為33.9%。
實施例7 a)稱取1. 1398g Na2Sn03 4H20和1. 7380g Ce (N03) 3 6H20，將Ce (N03) 3 6H20溶 于10ml的去離子水中，再將Na^n03 4H20加入其中，混合，攪拌，再往混合液中加入10ml lmol/1的NaOH溶液中，調(diào)節(jié)pH二 7. 18，攪拌后倒入反應(yīng)釜中，在24(TC下水熱反應(yīng)72小時， 冷至室溫后過濾，用去離子水和無水乙醇洗滌，室溫下干燥，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催 化劑粉末。 b)在鹵鎢燈下降解10mg/ly亞甲基藍(lán)染料，暗反應(yīng)1個小時后再光照3小時。染 料降解率為33.4%。
權(quán)利要求
一種燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法，其特征在于該光催化劑的結(jié)構(gòu)式為A2B2O7，其中A＝Bi、Y、Ce或Nd，B＝Sn；其具體制備步驟如下按摩爾比為1∶1稱取金屬硝酸鹽和四氯化錫，分別溶于1～8mol/l的鹽酸溶液，鹽酸溶液與金屬硝酸鹽的摩爾比為10∶1～20∶1，溶解后將兩者混合，緩慢加入1～10mol/l氨水溶液調(diào)節(jié)pH＝2～10，所得沉淀烘干，在180℃下反應(yīng)12～24小時后放入馬弗爐中，在500℃下煅燒1～5小時，冷至室溫后，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑粉末；或者按摩爾比為1∶1稱取金屬硝酸鹽和錫酸鈉，將金屬硝酸鹽溶于水，水與金屬硝酸鹽的質(zhì)量比為2∶1～10∶1，再加入錫酸鈉混合，攪拌，用1～10mol/l氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH＝2～10，再倒入高壓反應(yīng)釜中，加水至反應(yīng)釜體積的70％，密封，在150～250℃下水熱反應(yīng)12～72小時，冷至室溫，過濾洗凈，干燥，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑粉末。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述鹽酸溶液濃度為1 4mo1/1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述氨水溶液調(diào)節(jié)的pH = 2 5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述氨水溶液濃度為7 10mol/l。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述氫氧化鈉溶液濃度為1 4mo1/1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于所述氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)的pH = 7 10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法，該氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)式為A2B2O7，其中A＝Bi、Y、Ce或Nd，B＝Sn；其制備方法是將金屬硝酸鹽，四氯化錫分別溶于鹽酸，再混合，加入氨水溶液調(diào)節(jié)pH值，所得沉淀烘干后再高溫煅燒，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑粉末；或者先將金屬硝酸鹽溶于水，再加入錫酸鈉混合，攪拌，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，再倒入高壓反應(yīng)釜中密封水熱反應(yīng)，得到燒綠石型復(fù)合氧化物光催化劑粉末。本發(fā)明操作簡單、原料易得，可用于染料工業(yè)，環(huán)保工業(yè)，也可用于污水廢水的處理。
文檔編號B01J23/18GK101716502SQ20091019892
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者丁旵明, 汪燕, 溫艷媛 申請人:華東師范大學(xué)