[发明专利]一种可见光响应的光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可见光响应的复合氧化物光催化剂及其制备方法，属于无机光催化材料领域。

背景技术

光催化可实现太阳能到化学能的转化（如光催化分解水制氢），是获得新能源的一个重要途径。发展可有效吸收可见光（波长为400-700nm）的光催化材料是实现高效太阳能光催化转化的前提，然而多数光催化材料的可见光吸收低。目前很多比较稳定的光催化剂其禁带宽度都比较大，只能在紫外光区域响应，但是在太阳光中紫外光仅占３-４％，大量的是波长大于４00nm的可见光，因此传统的TiO₂等光催化剂太阳光利用率低，同时在室内等弱光条件下其光催化性能很难发挥其效果。

方亮等公布了一种“可见光响应的复合氧化物光催化剂LiCuNb_1-xTa_xO₄ ，(0≤x≤1)”（CN 102205246），这种光催化剂在可见光范围内具有很好的光催化特性，在印染废水的降解方面具有良好的使用价值。但是由于该光催化剂中含有碱金属锂，导致其容易水解。该光催化剂在试用过程中，开始的几个小时呈现出良好的光催化降解行为，随着时间的延长，光催化性能逐渐降低。经过成分和结构分析发现，其光催化性能的降低主要与锂离子的脱溶有关。采用其他碱金属离子对其进行取代，其稳定性未有较明显的改善。

考虑到氧化银也是一种很好的光催化材料，而银的氧化物的稳定性要远远高于锂的氧化物，因此可以通过银取代锂获得长寿命的可见光光催化剂。

发明内容

本发明的目的就是采用银取代“LiCuNb_1-xTa_xO₄”中的锂，获得一种长寿命的可见光响应的光催化剂，增加其在印染废水中的稳定性。

本发明涉及的可见光响应的光催化剂的组成通式为：AgCuNb_1-xTa_xO₄，其中0≤x≤1。

上述可见光响应的光催化剂的制备方法步骤为：

（1）将硝酸银、氧化铜、五氧化二铌和五氧化二钽按AgCuNb_1-xTa_xO₄化学式称量配料，其中0≤x≤1；

 （2）将步骤（1）称量好的原料放进高压釜中，以氢氧化钾为矿化剂，硝酸银与氢氧化钾的物质的量比为0.06～0.6，按照63～93%的填充率往高压釜中加入相应体积的去离子水，调节原料的量，使氢氧化钾的浓度为2～10 mol/L，用玻璃棒缓慢搅拌使氢氧化钾溶解；

（3）把高压釜密封以后，放入井式炉或者烘箱中，以每分钟3～8摄氏度的升温速度升至110～220摄氏度，保温6～72小时，然后随炉冷却；

（4）把步骤（3）所得产物倒进容器，使用去离子水反复过滤洗涤，直至洗涤液成为中性，所得的粉体放入烘箱，在80～120摄氏度烘4～16小时。

所述硝酸银、氧化铜、五氧化二铌和五氧化二钽为分析纯。

本发明的有益效果是：采用银取代“LiCuNb_1-xTa_xO₄”中的锂，由于银的存在不仅有效地增强了该催化剂的光催化性能，而且还大大提高了其在印染废水中的稳定性。延长了该光催化剂的使用寿命并且使其容易回收。采用了水热合成工艺制备了“AgCuNb_1-xTa_xO₄，其中0≤x≤1”可见光光催化剂，不仅减小了能源消耗、保证了其正确的化学配比，而且更增加了其在水中的稳定性。所得到的催化剂可以直接应用于处理印染行业的废水。

具体实施方式

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，这些实施例只是出于实例性说明的目的，而并非用于限定本发明；下述硝酸银、氧化铜、五氧化二铌和五氧化二钽为分析纯。

实施例1：