[发明专利]一种钙钛矿光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种钙钛矿光催化剂的制备方法，涉及光催化技术领域；具体的，将经过预处理的泡沫镍置于含有稀土金属离子、过渡金属离子的前驱体溶液中碱性条件下水热反应后冷却，所得产物高温焙烧得所述钙钛矿光催化剂。本发明通过以泡沫镍为负载载体，将其置于含有稀土金属离子和过渡金属离子的前驱体溶液中进行水热反应后高温焙烧，实现钙钛矿材料在泡沫镍上的负载，然后通过保温焙烧引发晶格畸变，通过泡沫镍载体和钙钛矿材料的相互作用提升其光催化效率的同时有助于光催化反应后的催化剂回收。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，具体涉及一种钙钛矿光催化剂的制备方法。

背景技术

钙钛矿氧化物结构式ABO₃，其结构可以容纳元素周期表中的大部分金属离子以及大量阴离子，其中B和O分别代表金属阳离子和氧，B和O形成BO₆的八面体结构，其中O位置与B周围的角落，B位于八面体的中心，BO₆八面体通过将所有的角相互连接形成三维立体扩展结构，A表示金属阳离子，位于立方体结构的中心，与12个O形成配位结构，用于保持整个配位体系的电荷中性。钙钛矿材料的性质由占据A位和B位的阳离子决定，B位阳离子一般为过渡金属元素，A位阳离子通常由碱金属元素或者稀土元素组成。

目前钙钛矿型光催化剂以它特有的结构在光催化领域成为国内外研究的热点，用它光催化分解水制氢、光催化还原二氧化碳制备有机物、光降解有机污染物等重要催化过程，向人们展示了比半导体光催化剂更诱人的应用前景，但由于它的量子产率较低、太阳能利用率低、难以负载等技术，阻碍了其在工业上广泛的应用。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种钙钛矿光催化剂的制备方法。通过以泡沫镍为负载载体，将其置于含有稀土金属离子和过渡金属离子的前驱体溶液中进行水热反应后高温焙烧，实现钙钛矿材料在泡沫镍上的负载，通过泡沫镍载体和钙钛矿材料的相互作用提升其光催化效率的同时有助于光催化反应后的催化剂回收。

本发明的技术方案之一，一种钙钛矿光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将经过预处理的泡沫镍置于含有稀土金属离子、过渡金属离子的前驱体溶液中碱性条件下水热反应后冷却，所得产物高温焙烧得所述钙钛矿光催化剂。

进一步地，所述泡沫镍的预处理过程包括：依次用丙酮、盐酸水溶液、水清洗晾干。

进一步地，所述前驱体溶液中稀土金属离子、过渡金属离子的物质的量比为(0.5-1):1，前驱体溶液中稀土金属离子、过渡金属离子的总物质的量1-3mol/L。

进一步地，具体包括以下步骤：将稀土金属盐、过渡金属盐溶于水中制得前驱体溶液，加入泡沫镍，升温至50-80℃，搅拌条件下滴加弱碱调节pH值至9-10，水热反应12-24h，冷却至室温，所得产物以10-20℃/min的升温速率升温至500-700℃高温焙烧1-2h得所述钙钛矿光催化剂。

进一步地，所述弱碱为氨水，所述稀土金属盐为稀土硝酸盐，所述过渡金属盐为过渡金属硝酸盐。

进一步地，所述产物在进行高温焙烧前还进行以下处理：3-5℃/min升温速率升温至200-300℃，恒温30-60min后，20-25℃/min降温速率将至50-100℃，恒温30-60min。

进一步地，所述前驱体溶液中，还包括钙离子，钙离子在前驱体溶液中的物质的量浓度为0.3-0.5mol/L。

进一步地，所述前驱体溶液中稀土金属离子的稀土金属元素选自La、Ce、Pr、Nd、Er、Yb中的一种或两种，所述过渡金属离子的过渡金属元素选自Co、Ni、Fe、Mn、Zr、Nb、Mo中的一种或两种。

本发明的技术方案之二，上述钙钛矿光催化剂的制备方法所制备的钙钛矿光催化剂。

本发明的技术方案之三，上述钙钛矿光催化剂在光催化降解污水中有机污染物中的应用。