本發(fā)明屬于光催化劑及復(fù)合吸附材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種選擇性復(fù)合光催化劑粉體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

光催化反應(yīng)，指在借助自然光的條件下，催化某種反應(yīng)的發(fā)生。光催化是利用自然界存在的已知光源，照射某種催化劑，在經(jīng)過電子躍遷等一系列變化后，將自然界中的光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)反應(yīng)所需要的化學(xué)能，從而產(chǎn)生催化作用。

鎳酸鑭是一種有著廣泛應(yīng)用前景的功能性材料，通常采用共沉淀法及還原法來制備。共沉淀法，將含有不同組分的金屬鹽溶液進(jìn)行混合溶解，再輔以適當(dāng)?shù)某恋韯?，充分溶解之后混合，生成沉淀，形成懸濁液；攪拌后進(jìn)行抽濾，最后得到濾餅的方法；共沉淀法在加入沉淀劑時(shí)，可能會使局部的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他部分，容易產(chǎn)生團(tuán)聚使得組成不均勻。還原法，將幾種不同組元的金屬鹽進(jìn)行溶解，混合，加入一定的配位劑，然后再加入適量的水；在一定條件下進(jìn)行水浴加熱，當(dāng)溶液量降低至一定后，放入干燥箱，充分干燥后，得到類似膠體的物質(zhì)，然后在具有非氧化性氣氛（如氨氣爐，氮?dú)鉅t等）的爐中等設(shè)備中進(jìn)行燒結(jié)，最后得到相關(guān)粉末；還原法在燒結(jié)過程中要保證還原性氣體一直暢通，且必須跟蹤反應(yīng)過程，耗時(shí)費(fèi)力；并伴有燒結(jié)周期長，降溫速度緩慢，還原性氣體一般是污染性氣體，造成環(huán)境污染。

綜上所述，研究一種制備方法簡單、有效，催化活性高的光催化劑，顯得尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體及其制備方法。該催化劑為復(fù)合型催化劑，可實(shí)現(xiàn)兩種粉體功能的最大化作用，具有催化活性高，制備方法簡單，可以用于工業(yè)廢水中難溶有機(jī)物的降解處理中。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體，所述光催化劑的化學(xué)式為：La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種浸漬法制備上述復(fù)合光催化劑粉體，包括以下步驟。

（1）按照摩爾比1:2稱取鎳的可溶性鹽、鑭的可溶性鹽，溶于適量蒸餾水中，得到溶液A。

（2）在溶液A中緩慢加入氫氧化鈉溶液，調(diào)整pH值為9.5-10.5，攪拌一段時(shí)間，隨后將溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀B。

（3）將沉淀B在馬弗爐中煅燒、保溫，得到催化劑粉體C。

（4）將粉體C放入醇溶液中，高速球磨一段時(shí)間，粉體粒徑為1μm-2μm，烘干，得到粉體D(即La₂NiO₄)。

（5）分別稱取適量釔的可溶性鹽，量取一定量的鉬酸銨（(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O），溶解于適量蒸餾水中，混合均勻，得到溶液E。

（6）將溶液E與粉體D混合，在烘箱中烘干一段時(shí)間，研磨至粉體粒徑為1μm-2μm，放入馬弗爐中煅燒一段時(shí)間，取出，得到復(fù)合催化劑粉體。

所述的鎳的可溶性鹽為硝酸鹽、碳酸鹽或醋酸鹽中的一種或幾種；鑭的可溶性鹽為硝酸鹽、碳酸鹽或醋酸鹽中的一種或幾種；釔的可溶性鹽硝酸鹽、碳酸鹽或醋酸鹽中的一種或幾種。

所述步驟（1）中，蒸餾水的體積用量為鎳的可溶性鹽、鑭的可溶性鹽總摩爾量的20-40倍。

所述步驟（2）中，氫氧化鈉的濃度為1/300-1/500mol·L-1；所述的攪拌為磁力攪拌或機(jī)械攪拌，轉(zhuǎn)數(shù)為500-800r/min，攪拌時(shí)間為1-2h。

所述步驟（3）中，馬弗爐的煅燒溫度為750-900℃，保溫時(shí)間為1-3h。

所述步驟（4）中，醇溶液為甲醇或乙醇等可溶性醇溶液的一種；醇溶液的體積用量為鎳的可溶性鹽和鑭的可溶性鹽總摩爾量的5-10倍；所述的烘干溫度為40-90℃，時(shí)間為30-90min。

所述步驟（5）中，蒸餾水的體積用量為釔的可溶性鹽和鉬酸銨總摩爾量的20-40倍。

所述的釔的可溶性鹽與鉬酸銨中的Y與Mo摩爾比為1:2。

所述步驟（6）中，烘干溫度為60-90℃，時(shí)間為1-3h，馬弗爐煅燒溫度為500-650℃，保溫1-2h。

所述的復(fù)合粉體可用于工業(yè)廢水中難溶有機(jī)物的降解處理；所述的有機(jī)物為亞甲基藍(lán)。

本發(fā)明的有益效果。

本發(fā)明提供的浸漬法制備一種新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體 La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅復(fù)合型光催化劑，該光催化劑的純度高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，光催化活性高，安全無毒、無副作用，使用壽命長。粉體粒度大小均勻、顆粒形狀規(guī)則。本發(fā)明光催化劑的制備方法-浸漬法是一種制備復(fù)合材料的較好方法，可使粉體混合更為均勻，更易形成包覆型復(fù)合材料，且制備條件溫和可控，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)?？捎糜诠I(yè)廢水中難溶有機(jī)物的降解處理中，特別是對亞甲基藍(lán)催化降解效果顯著。

附圖說明

圖1是本發(fā)明La₂NiO₄光催化劑的XRD圖；其中a-800度下La₂NiO₄粉體XRD圖譜，b-900度下La₂NiO₄粉體XRD圖譜。

圖2是本發(fā)明Y₂Mo₄O₁₅光催化劑的XRD圖；其中a-500度下Y₂Mo₄O₁₅粉體XRD圖譜，b-600度下Y₂Mo₄O₁₅粉體XRD圖譜。

圖3是本發(fā)明的La₂NiO₄/ Y₂Mo₄O₁₅光催化劑粉體的SEM圖；其中3-1為850度下La₂NiO₄光催化劑粉體的SEM圖，3-2為500度下Y₂Mo₄O₁₅光催化劑粉體的SEM圖，3-3為復(fù)合光催化劑粉體的SEM圖。

圖4是La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅光催化劑對亞甲基藍(lán)復(fù)合光催化劑的催化效果隨時(shí)間變化的圖；其中1-未加入本發(fā)明催化劑，2-加入實(shí)施例5催化劑光照20min催化效果圖。

圖5是La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅光催化劑對亞甲基藍(lán)復(fù)合光催化劑的催化效果隨時(shí)間變化的圖；其中1-未加入本發(fā)明催化劑，2-加入實(shí)施例6催化劑光照40min催化效果圖。

圖6是La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅光催化劑對亞甲基藍(lán)復(fù)合光催化劑的催化效果隨時(shí)間變化的圖；其中1-未加入本發(fā)明催化劑，2-加入實(shí)施例7催化劑光照60min催化效果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1。

浸漬法制備新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅，包括以下步驟：稱取1mmol醋酸鎳、2mmol醋酸鑭，溶于60ml蒸餾水中，得到溶液A；在溶液A中緩慢加入濃度為1/300mol·L-1的氫氧化鈉溶液，調(diào)整溶液pH值為10，攪拌1h，轉(zhuǎn)數(shù)為500r/min，隨后將溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀B；將沉淀B在馬弗爐中煅燒800℃、保溫1h，得到催化劑粉體C；將粉體C放入30ml無水乙醇中，高速球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為2000r/min，球磨2h，烘干溫度為40℃，時(shí)間為90min，得到粉體D；稱取1mmol醋酸釔，稱取2mmol鉬酸銨，溶于60ml的蒸餾水中，得到溶液E；將溶液E與粉體D混合，放入60℃烘箱中，烘干3h，研磨，放入馬弗爐中煅燒500℃，保溫1h，取出，得到復(fù)合催化劑粉體。

實(shí)施例2。

浸漬法制備新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅，包括以下步驟：稱取2mmol醋酸鎳、4mmol醋酸鑭，溶于120ml蒸餾水中，得到溶液A；在溶液A中緩慢加入濃度為1/300mol·L-1的的氫氧化鈉溶液，攪拌1.5h，轉(zhuǎn)數(shù)為800r/min，隨后將溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀B；將沉淀B在馬弗爐中煅燒900℃、保溫1.5h，得到催化劑粉體C；將粉體C放入40ml無水乙醇中，高速球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為4000r/min，球磨4h，烘干溫度為90℃，時(shí)間為30min，得到粉體D；稱取1mmol硝酸釔，2mmol鉬酸銨，溶于60ml的蒸餾水中，得到溶液E；將溶液E與粉體D混合，放入70℃烘箱中，烘干1.5h，研磨，放入馬弗爐中煅燒500℃，保溫1h，取出，得到復(fù)合催化劑粉體。

實(shí)施例3。

浸漬法制備新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅，包括以下步驟：稱取2mmol醋酸鎳、4mmol硝酸鑭，溶于120ml蒸餾水中，得到溶液A；在溶液A中緩慢加入濃度為1/400mol·L-1的的氫氧化鈉溶液，調(diào)整pH值為9.5，攪拌2h，轉(zhuǎn)數(shù)為700r/min，隨后將溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀B；將沉淀B在馬弗爐中煅燒850℃、保溫2h，得到催化劑粉體C；將粉體C放入30ml甲醇中，高速球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為3000r/min，球磨4h，烘干溫度為50℃，時(shí)間為75min，得到粉體D；稱取2mmol硝酸釔，稱取4mmol鉬酸銨，溶于120ml的蒸餾水中，得到溶液E；將溶液E與粉體D混合，放入70℃烘箱中，烘干1.5h，研磨，放入馬弗爐中煅燒550℃，保溫1.5h，取出，得到復(fù)合催化劑粉體。

實(shí)施例4。

浸漬法制備新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅，包括以下步驟：稱取3mmol碳酸鎳、6mmol碳酸鑭，溶于270ml蒸餾水中，得到溶液A；在溶液A中緩慢加入濃度為1/500mol·L-1的的氫氧化鈉溶液，調(diào)整溶液pH值為10.5，攪拌2h，轉(zhuǎn)數(shù)為600r/min，隨后將溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀B；將沉淀B在馬弗爐中煅燒750℃、保溫3h，得到催化劑粉體C；將粉體C放入90ml無水乙醇中，高速球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為5000r/min，球磨3h，烘干溫度為80℃，時(shí)間為40min，得到粉體D；稱取2mmol碳酸釔，稱取4mmol鉬酸銨，溶于200ml的蒸餾水中，得到溶液E；將溶液E與粉體D混合，放入90℃烘箱中，烘干1h，研磨，放入馬弗爐中煅燒550℃，保溫2h，取出，得到復(fù)合催化劑粉體。

實(shí)施例5。

浸漬法制備新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅，包括以下步驟：稱取2mmol醋酸鎳、4mmol硝酸鑭，溶于200ml蒸餾水中，得到溶液A；在溶液A中緩慢加入濃度為1/400mol·L-1的氫氧化鈉溶液，調(diào)整溶液pH值為10，攪拌2h，轉(zhuǎn)數(shù)為650r/min隨后將溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀B；,將沉淀B在馬弗爐中煅燒750℃、保溫3h，得到催化劑粉體C；將粉體C放入40ml無水乙醇中，高速球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為6000r/min，球磨2h，烘干溫度為50℃，時(shí)間為60min，得到粉體D；稱取2mmol碳酸釔，稱取4mmol鉬酸銨，溶于120ml的蒸餾水中，得到溶液E；將溶液E與粉體D混合，放入80℃烘箱中，烘干50min，研磨，放入馬弗爐中煅燒650℃，保溫2h，取出，得到復(fù)合催化劑粉體。

將該粉體放入亞甲基藍(lán)溶液中光照20min，可見在660nm處的吸收峰明顯，對亞甲基藍(lán)有明顯降解作用，見圖4。

實(shí)施例6。

浸漬法制備新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅，包括以下步驟：稱取5mmol醋酸鎳、10mmol硝酸鑭，溶于300ml蒸餾水中，得到溶液A；在溶液A中緩慢加入濃度為1/400mol·L-1的氫氧化鈉溶液，調(diào)整溶液pH值為10.5，攪拌2h，轉(zhuǎn)數(shù)為500r/min，隨后將溶液進(jìn)行抽濾，得到沉淀B；將沉淀B在馬弗爐中煅燒900℃、保溫3h，得到催化劑粉體C；將粉體C放入60ml無水乙醇中，高速球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為6000r/min，球磨3h，烘干溫度為90℃，時(shí)間為35min，得到粉體D；稱取4mmol碳酸釔，稱取8mmol鉬酸銨，溶于250ml的蒸餾水中，得到溶液E；將溶液E與粉體D混合，放入80℃烘箱中烘干50min，研磨，放入馬弗爐中煅燒600℃，保溫2h，取出，得到復(fù)合催化劑粉體。

將該粉體放入亞甲基藍(lán)溶液中光照40min，可見在660nm處的吸收峰明顯，對亞甲基藍(lán)有明顯降解作用，見圖5。

實(shí)施例7。

浸漬法制備新型選擇性復(fù)合光催化劑粉體La₂NiO₄/Y₂Mo₄O₁₅，包括以下步驟：稱取3mmol硝酸鎳、6mmol硝酸鑭，溶于200ml蒸餾水中，得到溶液A；在溶液A中緩慢加入濃度為1/500mol·L-1的氫氧化鈉溶液，調(diào)整溶液pH值為10，攪拌2h，轉(zhuǎn)數(shù)為800r/min隨后將溶液進(jìn)行抽濾得到沉淀B；將沉淀B在馬弗爐中煅燒800℃、保溫3h，得到催化劑粉體C；將粉體C放入40ml乙醇溶液中，高速球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為4000r/min，球磨2h，烘干溫度為40℃，時(shí)間為85min，得到粉體D；稱取4mmol醋酸釔，稱取8mmol鉬酸銨，溶于400ml的蒸餾水中，得到溶液E；將溶液E與粉體D混合，放入80℃烘箱中，烘干50min，研磨，放入馬弗爐中煅燒600℃，保溫2h，取出，得到復(fù)合催化劑粉體。

將該粉體放入亞甲基藍(lán)溶液中光照60min，可見在660nm處的吸收峰明顯，對亞甲基藍(lán)有明顯降解作用，見圖6。

使用DX2500型X射線衍射儀對純La₂NiO₄和純Y₂Mo₄O₁₅進(jìn)行了測試，掃描速度為0.04°/min，2θ范圍為10-90°。實(shí)驗(yàn)制備La₂NiO₄(PDF #01-0728)，PDF卡片中，最高峰在31.64°；La₂NiO₄光催化劑的XRD圖，見圖1，其中a為800度下La2NiO4粉體XRD圖譜；b為900度下La₂NiO₄粉體XRD圖譜。制備Y₂Mo₄O₁₅(PDF #53-0358), PDF 卡片中，最高峰在25.529°；Y₂Mo₄O₁₅光催化劑的XRD圖，見圖2，其中a為500度下Y₂Mo₄O₁₅粉體XRD圖譜；b為600度下Y₂Mo₄O₁₅粉體XRD圖譜。

本發(fā)明的光催化劑粉體的SEM圖，見圖3。3-1為850度下La₂NiO₄光催化劑粉體掃描電鏡圖；3-2為500度下Y₂Mo₄O₁₅光催化劑粉體的SEM圖；3-3為復(fù)合光催化劑粉體的SEM圖；由圖中可知，本發(fā)明制備的光催化劑粉體，粉體粒度大小均勻，顆粒形狀規(guī)則。顆粒大小為100nm-150nm。

用實(shí)施例5-7制備的光催化劑進(jìn)行亞甲基藍(lán)的光降解實(shí)驗(yàn)，如圖4-6所示。從圖4-6可知，本發(fā)明催化劑對亞甲基藍(lán)具有較好效果。將本發(fā)明的催化劑用于光降解實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)前后催化劑的重量未發(fā)生變化。