[发明专利]可见光响应的光催化剂BaTi3Ta4O17及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可见光响应的光催化剂BaTi₃Ta₄O₁₇及其制备方法，属于无机光催化材料领域。

背景技术

随着社会经济的发展, 人们对于能源和生态环境越来越关注, 解决能源短缺和环境污染问题是实现可持续发展、提高人民生活质量和保障国家安全的迫切需要。

从20世纪70年代末期，人们提出了利用光催化剂分解水中和大气中的农药以及恶臭物质等有机物，以及涂有光催化剂的固体表面的自我清洁等应用实例。光催化反应的原理是光催化剂在吸收了高于其带隙能量的光子后，生成了空穴和电子，这些空穴和电子分别进行氧化反应和还原反应，达到分解有害化学物质、有机生物质和杀菌的目的。光催化剂有许多种, 其中最有代表性的是二氧化钛(TiO₂)，已经利用二氧化钛对水中和大气中的农药和恶臭物质等有机物进行分解，然而二氧化钛的带隙是3.2eV,只有在比400nm短的紫外线的照射下才能显现出活性，只能在室内或者有紫外灯的地方工作，几乎不能利用可见光，这大大的限制了二氧化钛光催化剂的使用。

考虑到光催化剂在分解有害物质中的实用性，利用太阳光作为光源是不可缺少的。照射向地表的太阳光中波长在500nm附近可见光的强度最大，波长为400nm~750nm的可见光区的能量大约是太阳光总能量的43%，所以为了高效的利用，铋系光催化剂的开发和研究已经取得了一系列重大的成果，三价铋的复合物如BiVO₄、Bi₂MoO₆、Bi₂Mo₂O₉、Bi₂Mo₃O₁₂和Bi₂WO₄被报道在可见光下具有良好的吸收。

虽然光催化研究已进行了若干年, 但目前报道的具有可见光响应的光催化剂种类仍很有限，仍存在着光转换效率低、稳定性差和光谱相应范围窄等问题,所以研究和开发新的具有可见光响应的高效光催化剂是非常必要。已有文献[R. Ratheesh等, New high permittivity and low loss ceramics in the BaO–TiO₂–Nb₂O₅ composition，Journal of Materials Science: Materials in Electronics ,1998，9 :291- 294]报道了铌酸盐陶瓷BaTi₃Nb₄O₁₇的制备与微波介电性能，但目前尚未见有关该类化合物光催化性能的研究报道，我们对BaTi₃Nb₄O₁₇、SrTi₃Nb₄O₁₇、BaTi₃Ta₄O₁₇和SrTi₃Ta₄O₁₇等铌、钽酸盐进行了光催化性能研究，结果发现钽酸盐BaTi₃Ta₄O₁₇具有优异的可见光响应的光催化性能，但其它组成的化合物却不具有可见光响应的光催化性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有可见光响应的光催化剂BaTi₃Ta₄O₁₇及其制备方法。

本发明涉及的具有可见光响应的钽酸盐光催化剂的化学组成式为: BaTi₃Ta₄O₁₇。

所述钽酸盐的制备方法具体步骤为：

（1）将99.9%分析纯的化学原料BaCO₃、TiO₂和Ta₂O₅，按BaTi₃Ta₄O₁₇化学式称量配料；

（2）将步骤（1）配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨8小时，混合磨细，取出烘干，过200目筛；