CN101961657A - 具有可见光响应的硒掺杂羟基氧化铟光催化剂及其制备方法 - Google Patents

具有可见光响应的硒掺杂羟基氧化铟光催化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有可见光响应的硒掺杂羟基氧化铟光催化剂及其制备方法，属于无机纳米光催化材料领域。该催化剂由硒掺杂纳米羟基氧化铟半导体组成。本发明制备的光催化剂在较宽的波长范围内具有光催化活性，能够在紫外光、可见光或自然光辐射下光分解净化处理有毒有害化学物质。

Description

具有可见光响应的硒掺杂羟基氧化铟光催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光催化剂，特别是涉及一种具有可见光响应的光催化剂。
本发明还涉及上述催化剂的制备方法。
本发明还涉及上述催化剂的用途。
背景技术
半导体材料在光照射下，通过把光能转化为化学能，促进化合物(包括有机物和无机物)的合成或分解的过程称之为纳米半导体光催化。由于低能耗、方法简单、反应条件温和、可以减少二次污染等优点，纳米半导体光催化技术又被称之为“高级氧化工艺”。近三十年来，半导体光催化由于其独特的优越性成为国内外化学、物理、材料以及环保等领域的研究热点。
非掺杂氧化铟是n型半导体，直接带隙是3.75eV，对应了导带底铟的5s轨道，价带顶是氧的2p轨道。通过掺杂不同的元素，可以改变氧化铟的带边吸收，从而可以获得具有不同电学和光学性能的新材料。氧化铟从紫外到可见光的不同波长区域都有光致发光的性质，这主要是由于在不同的条件下制得的氧化锢具有各种氧空位，从而在禁带中产生了新的能级。纳米结构的氧化铟在各种领域有广泛应用，如：催化剂、显示器、气敏性材料以及太阳能电池方面。
发明内容
本发明的意义在于提供一种具有可见光响应的光催化剂，这种氧化物光催化剂，既能有效的被可见光激发，又能保持良好的稳定性和较高的催化活性，同时制备工艺简单、成本低廉。
本发明提供的光催化剂是由硒掺杂的半导体氧化物颗粒组成，其特征在于该催化剂是由硒掺杂的羟基氧化铟组成。硒离子和铟离子的摩尔比为0.001～1，羟基氧化铟粒子直径在5个纳米到10微米之间。
本发明的具有可见光响应的硒掺杂羟基氧化铟光催化剂的制备方法如下：
将一定量的可溶性金属铟盐溶于一定量的氮、氮-二甲基甲酰胺和乙二胺溶液中，然后加入一定量的含硒化合物，剧烈搅拌10min后，将上述溶液转入100mL反应釜中，在180～210℃晶化12～48小时，反应完毕后反应釜自然冷却至室温，所得沉淀用去离子水洗涤至中性，所得产物在80℃下真空干燥3小时，得最终产物。其中，上述过程中的含硒化合物指的是二氧化硒、硒粉和硒代硫酸钠。
本发明的具有可见光响应的光催化剂可用于空气、废水、地表水及饮用水中的有机污染物和重金属离子的光催化处理。
具体实施方案
实施方案1
将0.01mol的氯化铟溶于15ml氮、氮-二甲基甲酰胺和5ml乙二胺中，然后加入0.001mol的硒代硫酸钠，剧烈搅拌10min后，将上述溶液转入100mL反应釜中，在210℃晶化12小时，反应完毕后反应釜自然冷却至室温，所得沉淀用去离子水洗涤至中性，所得产物在80℃下真空干燥3小时，得最终产物。
实施方案2
将实施方案1中的氯化铟变为硝酸铟，其它条件不变。
实施方案3
将实施方案1中的氯化铟变为硫酸铟，其它条件不变。
实施方案4
将实施方案1中的硒代硫酸钠变为硒粉，其它条件不变。
实施方案5
将实施方案1中的硒代硫酸钠变为二氧化硒，其它条件不变。
实施方案6
将实施方案1中的晶化时间由12小时变为24小时，其它条件不变。
实施方案7
将实施方案1中的晶化时间由12小时变为48小时，其它条件不变。
实施方案8
将实施方案1中的晶化温度由210℃变为200℃，其它条件不变。
实施方案9
将实施方案1中的晶化温度由210℃变为180℃，其它条件不变。
实施方案10
将实施方案1中的晶化温度由210℃变为190℃，其它条件不变。
本发明所制得的光催化剂可负载于载体上，本发明不限于以上实施方案。

Claims (5)

1.一种可见光响应的硒掺杂氧化物光催化剂，成分包括硒掺杂氧化物，其特征在于该光催化剂的成份是硒掺杂的羟基氧化铟组成；硒离子与铟离子的摩尔比为.001～1；氧化铟直径在5个纳米到10微米之间；
2.一种硒掺杂羟基氧化铟光催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将一定量的可溶性金属铟盐溶于一定量的氮、氮-二甲基甲酰胺和乙二胺溶液中，然后加入一定量的含硒化合物，剧烈搅拌10min后，将上述溶液转入100mL反应釜中，在180～210℃晶化12～48小时，反应完毕后反应釜自然冷却至室温，所得沉淀用去离子水洗涤至中性，所得产物在80℃下真空干燥3小时，得最终产物；
3.一种制备权利要求2所述光催化剂的方法，其特征在于所述的铟盐为可溶性铟盐；
4.一种制备权利要求2所述光催化剂的方法，其特征在于所述的含硒化合物指的是二氧化硒、硒粉和硒代硫酸钠；
5.权利要求1所述的催化剂或由权利要求2所述方法制备得到的催化剂用于空气、废水、地表水及饮用水中的有机污染物和重金属离子的光催化处理。
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