CN101143316A - 铌酸盐光催化剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铌酸盐光催化剂及制备方法。铌酸盐光催化剂的化学组成为Ba_6－xLn_xTi_2+xNb_8－xO₃₀，其中Ln为La、Pr、Nd、Sm和Eu中的一种，0.00≤x≤3。制备方法为：(1)以Ba、Ti、Nb的氧化物或相应的碳酸盐、硝酸盐以及La、Pr、Nd、Sm、Eu中的一种的氧化物或相应的碳酸盐、硝酸盐为原料，按照Ba_6－xLn_xTi_2+xNb_8－xO₃₀的化学计量比配料，其中Ln为La、Pr、Nd、Sm和Eu中的一种，0.00≤x≤3，把原料混合研磨均匀；(2)把混匀的原料于800℃－1300℃温度下，于空气气氛中煅烧1－13小时；(3)自然冷却至室温，研磨，即得铌酸盐光催化剂粉末。本发明制备方法简单、成本低，制备的光催化剂具优良的催化性能，在紫外或可见光照射下具有分解有害化学物质、有机生物质和杀菌的作用。

Description

铌酸盐光催化剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种铌酸盐光催化剂及其制备方法。

背景技术

环境污染是世界各国十分关注的问题，已经导致了人们生活的饮用水源、工业水源质量不断下降，导致大气污染不断加剧，造成生态环境的不断破坏，对人类的生存构成严重威胁。为了解决这些问题，人们通过各种方法控制和治理环境污染。

从20世纪70年代末期，国外开始应用光催化法治理环境污染。目前的研究大多局限在使用常规二氧化钛光催化剂，但是由于其量子效率较低，总反应速度慢，难以处理量大且浓度高的工业废气和废水，使得该技术的广泛应用受到制约。近来关于复合氧化物的光催化剂有不少报道，申请号为98111246、公开号为CN1201769的中国专利，申请公开了一种铁酸锌——二氧化钛纳米复合光催化剂及其制备方法；日本专利申请延迟公开No.7-24329提出了表示通式为A³⁺B³⁺O₃的LaFeO₃和表示通式为A²⁺B³⁺O_x的SrMnO_x光催化剂；日本专利申请延迟公开No.10-244164提出了层状类钙钛矿型ABCO₄；日本专利申请延迟公开No.8-196912提出了以钙钛矿KLaCa₂Nb₃O₁₀氧化物为基体，在其层间插入二氧化钛、二氧化锆等氧化物，从而制备出高比表面积及高催化活性的的光催化剂；日本专利申请延迟公开No.11-139826提出基于层状钙钛矿氧化物KLaCa₂Nb₃O₁₀的光催化剂；申请号为02801196的中国专利公开了一种由烧绿石结构的氧化物半导体与锐钛矿氧化物半导体复合制备高活性催化剂；申请号为02801197的中国专利公开了一种由钙钛矿类型氧化物半导体与二氧化钛等复合而制备高活性的光催化剂；申请号为200410012729.7的中国专利公开了一种铌钾复合氧化物光催化剂及制备方法；申请号为200510019175.8的中国专利公开了一种掺铜的铌钾复合氧化物光催化剂及制备方法。

以上发明的光催化剂，虽然有的光催化效果较好，但大部分的光催化剂均存在制备工艺复杂或较为复杂，制备条件苛刻，从而给推广使用带来了很多困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备方法简单，成本低的铌酸盐光催化剂及制备方法。

本发明涉及的铌酸盐光催化剂，其化学组成通式为Ba_6-xLn_xTi_2+xNb_8-xO₃₀，  其中Ln为La、Pr、Nd、Sm和Eu中的一种，0.00≤x≤3。

铌酸盐光催化剂的制备方法为：

(1)以Ba、Ti和Nb的氧化物或相应的碳酸盐、硝酸盐以及La、Pr、Nd、Sm、Eu中的一种的氧化物或相应的碳酸盐、硝酸盐为原料，按照Ba_6-xLn_xTi_2+xNb_8-xO₃₀的化学计量比配料，其中Ln为La、Pr、Nd、Sm和Eu中的一种，0.00≤x≤3，把原料混合研磨均匀；

(2)把混匀的原料于800℃-1300℃温度下，于空气气氛中煅烧1-13小时；

(3)自然冷却至室温，充分研磨，即得铌酸盐光催化剂粉末。

本发明制备方法简单、成本低，制备的光催化剂具有优良的催化性能，在紫外或可见光照射下具有分解有害化学物质、有机生物质和杀菌的作用。

具体实施方式

实施例1：

(1)采用纯度>99％的BaCO₃、TiO₂、Nb₂O₅为原料，按照Ba₆Ti₂Nb₈O₃₀的化学计量比配料，把原料混合研磨均匀；

(2)把混匀的原料放于铂金坩埚中，置于800℃温度下，于空气气氛中煅烧10小时。

(3)自然冷却至室温，充分研磨，即得以Ba₆Ti₂Nb₈O₃₀为主相的光催化剂粉末。

实施例2：

(1)采用纯度>99％的BaCO₃、Sm₂O₅、TiO₂、Nb₂O₅为原料，按照Ba₅SmTi₃Nb₇O₃₀化学计量比配料，把原料混合研磨均匀；

(2)把混匀的原料放于铂金坩埚中，置于800℃温度下，于空气气氛中煅烧3小时，再将温度升至1250℃温度下，于空气气氛中煅烧10小时。

(3)自然冷却至室温，充分研磨，即得以Ba₅SmTi₃Nb₇O₃₀为主相的光催化剂粉末。

实施例3：

(1)采用纯度>99％的BaCO₃、Nd₂O₃、TiO₂、Nb₂O₅为原料，按照Ba₄Nd₂Ti₄Nb₆O₃₀的化学计量比配料，把原料混合研磨均匀；

(2)把混匀的原料放于铂金坩埚中，置于800℃温度下，于空气气氛中煅烧3小时，再将温度升至1200℃温度下，于空气气氛中煅烧10小时。

(3)自然冷却至室温，充分研磨，即得以Ba₄Nd₂Ti₄Nb₆O₃₀为主相的光催化剂粉末。

实施例4：

(1)采用纯度>99.5％的BaCO₃、La₂O₃、TiO₂、Nb₂O₅为原料，按照Ba₃La₃Ti₅Nb₅O₃₀的化学计量比配料，把原料混合研磨均匀；

(2)把混匀的原料放于铂金坩埚中，置于800℃温度下，于空气气氛中煅烧3小时，再将温度升至1300℃温度下，于空气气氛中煅烧10小时。

(3)自然冷却至室温，充分研磨，即得以Ba₃La₃Ti₅Nb₅O₃₀为主相的光催化剂粉末。

以上发明实施例所制的光催化剂粉末可负载于多种基体表面上。基体可以是玻璃、陶瓷、活性炭、石英砂等，光催化剂可以以薄膜的形式负载于基体表面。

本发明决不限于以上实施例。具有与Nd，Sm，La，Pr、Eu相似结构与化学性质的元素如Y，Ce，Pr，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Tm，Yb，Lu等，与Ba相似结构与化学性质的元素如Ca，Sr，Pb等，与Nb相似结构与化学性质的元素如Ta等，以及与Ti相似结构与化学性质的元素如Sn，Zr与也可以做出与本发明类似晶体结构与性能的光催化剂。

通过对酸性红G的光催化降解效果，对以上实施例所得的光催化剂的光催化活性进行了评价。具体方法如下：

室温下(25℃左右)，准确称取150毫克光催化剂于300毫升浓度为20毫克/升的酸性红G溶液中，在磁力搅拌和紫外灯(主波长253.7nm)的照射下，紫外灯的功率为20瓦，进行光催化降解实验。反应120min后，在波长为505nm处测试溶液的吸光度，计算酸性红G的降解率。试验结果为：无催化剂的情况下，样品的降解率为3％；使用本发明实施例1所得光催化剂，样品降解率为91％；使用本发明实施例2、3、4所得光催化剂，样品的降解率均为100％。

Claims (2)

1.一种铌酸盐光催化剂，其特征在于铌酸盐光催化剂的化学组成通式为Ba_6-xLn_xTi_2+xNb_8-xO₃₀，式中Ln为La、Pr、Nd、Sm和Eu中的一种，0.00≤x≤3。

2.一种如权利要求1所述的铌酸盐光催化剂的制备方法，其特征在于步骤为：

(1)以Ba、Ti和Nb的氧化物或相应的碳酸盐、硝酸盐以及La、Pr、Nd、Sm、Eu中的一种的氧化物或相应的碳酸盐、硝酸盐为原料，按照Ba_6-xLn_xTi_2+xNb_8-xO₃₀的化学计量比配料，其中Ln为La、Pr、Nd、Sm和Eu中的一种，0.00≤x≤3，把原料混合研磨均匀；

(2)把混匀的原料于800℃-1300℃温度下，于空气气氛中煅烧1-13小时；

(3)自然冷却至室温，充分研磨，即得铌酸盐光催化剂粉末。