CN104971710B - 一种具有发光性能的光催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有发光性能的光催化剂及其制备方法和用途，属于稀土功能材料领域。本发明具有发光性能的光催化剂，其化学式为：Ca_xTiO₃:yPr³⁺，其中，0.7≤x＜1，0.7×10^‑3≤y≤1×10^‑3。本发明制备的具有发光性能的光催化剂由于加入了Pr³⁺及Ca²⁺空位，使得催化剂在日光和暗环境下，也能继续发光和具有光催化效果，既实现了CaTiO₃的光催化性能，又实现了长余辉发光材料吸收光能所发射的光再次被CaTiO₃吸收，提高了光能利用率和催化剂的催化效率，更大的开拓了CaTiO₃:Pr³⁺红色长余辉发光材料新的应用领域。

Description

一种具有发光性能的光催化剂及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种具有发光性能的光催化剂及其制备方法和用途，属于稀土功能材料领域。

背景技术

光催化剂，俗称光触媒，是指在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。其中，二氧化钛因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为常用的半导体纳米光催化剂，但是二氧化钛自身还是存在局限性，禁带较宽，自身光催化活性不高，对光的利用率低，所以需要减少光生电子与空穴的复合几率以及扩展二氧化钛对光的吸收范围，故需对二氧化钛改性或表面修饰处理，通常采用贵金属沉积和金属离子掺杂等。其中，金属离子掺杂中，研究主要集中在有关稀土元素掺杂TiO₂等方面来提高其光催化性能。

长余辉材料，又被称为蓄光型发光材料、夜光材料，其本质上是一种光致发光材料，它是一类吸收能量如可见光，紫外光，X-ray等，并在激发停止后仍可继续发出光的物质，能将能量储存在能陷里，是一种具有应用前景的材料，被视为新型环保节能材料，广泛应用于交通运输、建筑装潢、安全应急等诸多方面。常用的长余辉发光材料大多以稀土离子掺入铝酸盐基、硅酸盐基晶格中作发光中心而发光，此外，还有以硫化物ZnS:Cu,Co和CaS:Eu,Tm为代表的硫化物体系长余辉发光材料，近年来，人们发现一种新型改性方法，即用长余辉发光材料复合TiO₂光催化剂，研究表明长余辉发光材料复合TiO₂光催化剂能有效改善TiO₂的光催化活性，并实现在暗光环境下的降解。

但是，研究发现光催化材料的活性物质为光生电子和光生空穴，只有在光照条件下才能发挥净化降解作用，关闭光源后光催化反应立即停止，这样限制了光催化剂的应用。长余辉发光过程与TiO₂、钙钛矿型复合氧化物等光催化剂的光催化过程两者之间类似在于他们都是利用光能发挥作用，均与载流子的产生和分离过程有很大关系，但是如何将长余辉发光材料与光催化材料有机的结合，使两者协同发挥作用，在光弱或者无光的环境下，同样达到光催化剂的光催化性能，还处于探索的阶段。

钛酸钙是一种化学稳定性和热稳定性都很好的钙钛矿型复合氧化物，广泛应用于电子设备的绝缘体材料。自从掺稀土Pr³⁺的CaTiO₃材料具有红色长余辉性质被报道后，Pr³⁺离子激活的碱土金属钛酸盐因其化学性质稳定、发光强度和色纯度高等性能特点而显示出在场发射显示器、等离子体显示器以及恶劣工作环境等方面具有很好的应用前景，近年来受到人们的极大关注。

目前，对于CaTiO₃作为光催化剂和TiO₂掺杂Pr³⁺等稀土元素后的光催化性能研究已经较多，对CaTiO₃掺杂Pr³⁺做成的发光荧光粉方面也出现了相关专利。

申请号为“200910071967.8”，发明名称为“镨掺杂的钛酸钙发光粉及其制备方法”，公开了一种化学式为CaTiO₃:Pr³⁺，其中Pr³⁺的掺杂浓度在约占0.5％的Ca²⁺原子分数的荧光粉，该荧光粉采用喷雾热解法制备而成，是将一定比例的CaCO₃和Pr₆O₁₁溶于稀硝酸中，加热搅拌至溶熔状，冷却至室温再加入一定量的钛酸正丁酯、一定比例的水和乙醇，再加入络合剂柠檬酸和聚乙二醇，搅拌一定时间后制得透明溶胶前驱体，再经过喷雾干燥后，经过程序升温一定时间后，制得CaTiO₃:Pr³⁺荧光粉。该专利发明目的是为了制备一种具有球形形貌、单分散性，在紫外光和低压阴极射线激发下发射红光的镨掺杂的钛酸钙发光粉，通过探讨不同烧结温度或不同聚乙二醇浓度下镨掺杂的钛酸钙发光粉的形貌特点及其低压阴极射线激发下发射红光的强度，体现了其具有优越的发光性能。但是对于镨掺杂的钛酸钙的光催化性能没有相应的研究报道。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种具有发光性能的光催化剂。本发明通过钛酸钙晶体中Ca²⁺离子空位，以及采用Pr³⁺取代部分Ca²⁺的方式，得到一种具有发光性能的光催化性能优越的光催化剂。

本发明具有发光性能的光催化剂，其化学式为：Ca_xTiO₃:yPr³⁺，其中，0.7≤x<1，0.7×10^-3≤y≤1×10^-3。

进一步的，上述所述具有发光性能的光催化剂，优选0.7≤x≤0.9，0.7×10^-3≤y≤0.9×10^-3。

进一步的，上述所述具有发光性能的光催化剂，优选0.75≤x≤0.85，0.75×10^-3≤y≤0.85×10^-3。

进一步的，上述所述具有发光性能的光催化剂，优选x＝0.85，0.75×10^-3≤y≤0.85×10^-3。

进一步的，上述所述具有发光性能的光催化剂，优选y＝0.85×10^-3。

其中，本发明制备的具有发光性能的光催化剂Ca_xTiO₃:yPr³⁺，Pr³⁺取代部分Ca²⁺为异价离子置换，晶体中形成Ca²⁺离子空位。虽然晶体中Pr³⁺的含量和Ca²⁺离子空位非常少，但这种晶体结构缺陷赋予了材料更好的光催化性能。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种具有发光性能的光催化剂的制备方法。

本发明具有发光性能的光催化剂的制备方法，所述方法为溶胶-凝胶燃烧法，具体包括以下步骤：

a、原料准备：按Ca_xTiO₃:yPr³⁺中各元素化学计量比，取Ca(NO₃)₂·4H₂O、Pr₂O₃和Ti(OC₄H₉)₄；其中，0.7≤x<1，0.7×10^-3≤y≤1×10^-3；

b、将a步骤取好的Ca(NO₃)₂·4H₂O加入蒸馏水，配置成Ca(NO₃)₂溶液，待用；

c、将a步骤取好的Pr₂O₃，加入稀硝酸溶液，配置成的Pr(NO₃)₃溶液，待用；

d、将a步骤取好的Ti(OC₄H₉)₄溶液，加入乙二醇，加热搅拌至80℃，得到Ti-乙二醇溶液；

e、按照摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，取柠檬酸，加入到d步骤制备好的Ti-乙二醇溶液中，加热，搅拌，直至溶液呈浅黄色；

f、将b步骤制备好的Ca(NO₃)₂溶液和c步骤制备好的Pr(NO₃)₃溶液加入到e步骤制备好的浅黄色溶液中，80℃恒温搅拌，得到浅黄色前驱体；

g、将f步骤制备好的浅黄色前驱体在850～950℃下焙烧0.5～1.5h，即得。

上述一种具有发光性能的光催化剂的制备方法，所述f步骤中焙烧温度优选为900℃，焙烧时间优选为1h。

本发明要解决的第三个技术问题是提供一种具有发光性能的光催化剂在光照或光线不足的情况下的有机污染物的降解净化处理中的用途。

其中，所述光线不足的情况是指在隧道内、夜晚或者污水下部；所述有机污染物是指空气、汽车尾气、建筑物以及家具中的有机污染物。

本发明制备的具有发光性能的光催化剂的检测方法为：取本发明制备的红色长余辉发光粉0.1g，加入浓度为5mg/L的亚甲基蓝溶液，在紫外光下照射7h，为了排除温度等对实验造成的误差，紫外灯需要提前预热至少十分钟，另外，为了更好的达到降解效果，在紫外光灯照射下，加入电磁搅拌器，通过不断地搅拌，以达到充分降解亚甲基蓝的目的，在搅拌的过程中，每隔1h取等量降解样品上层液体于离心管中，离心，取上清液，用分光光度计在665nm处测其吸光度，做降解率曲线。

本发明制备的具有长余辉发光性能的光催化剂，其优异的光催化降解效果主要是因为CaTiO₃中Ca²⁺缺失，晶体中形成Ca²⁺离子空位，使得催化剂光催化性能得到了显著的提高。另外由于本发明制备的光催化剂加入了长余辉发光材料发光中心Pr³⁺，使得催化剂在即使没有光源照射的情况下，也能靠长余辉材料自身吸收的光再释放，使得光催化剂继续发挥光催化效果，同时本发明制备的具有发光性能的光催化剂能够在短时间内达到降解有机污染物的目的，其降解效率达到了80％以上。当在紫外光的照射下，既实现了CaTiO₃光催化剂的光催化性能，又实现了长余辉发光材料吸收光能所发射的光再次被CaTiO₃吸收，提高了光能利用率和催化剂的催化效率，另外还具有稳定性好，发光颜色纯正，余辉衰减慢等特点，更大的开拓了CaTiO₃:Pr³⁺红色长余辉发光材料在光催化剂领域新的用途。

说明书附图

图1为本发明Ca_xTiO₃:yPr³⁺(0.7≤x<1，0.7×10^-3≤y≤1×10^-3)和CaTiO₃光催化剂对亚甲基蓝(MB)溶液的降解曲线；

图2为本发明CaTiO₃与Ca_0.85TiO₃样品XRD衍射谱图；

图3为本发明Ca_xTiO₃:yPr³⁺(0.7≤x<1，0.7×10^-3≤y≤1×10^-3)和CaTiO₃光催化剂对亚甲基蓝5h和7h降解率曲线。

具体实施方式

本发明具有发光性能的光催化剂，其化学式为：Ca_xTiO₃:yPr³⁺，其中，0.7≤x<1，0.7×10^-3≤y≤1×10^-3。

进一步的，上述所述具有发光性能的光催化剂，优选0.7≤x≤0.9，0.7×10^-3≤y≤0.9×10^-3。

进一步的，上述所述具有发光性能的光催化剂，优选0.75≤x≤0.85，0.75×10^-3≤y≤0.85×10^-3。

进一步的，上述所述具有发光性能的光催化剂，优选x＝0.85，0.75×10^-3≤y≤0.85×10^-3。

进一步的，上述所述具有发光性能的光催化剂，优选y＝0.85×10^-3。

其中，本发明制备的具有发光性能的光催化剂Ca_xTiO₃:yPr³⁺，Pr³⁺取代部分Ca²⁺为异价离子置换，晶体中形成Ca²⁺离子空位。虽然晶体中Pr³⁺的含量和Ca²⁺离子空位非常少，但这种晶体结构缺陷赋予了材料更好的光催化性能。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种具有发光性能的光催化剂的制备方法。

本发明具有发光性能的光催化剂的制备方法，所述方法为溶胶-凝胶燃烧法，具体包括以下步骤：

a、原料准备：按Ca_xTiO₃:yPr³⁺中各元素化学计量比，取Ca(NO₃)₂·4H₂O、Pr₂O₃和Ti(OC₄H₉)₄；其中，0.7≤x<1，0.7×10^-3≤y≤1×10^-3；

b、将a步骤取好的Ca(NO₃)₂·4H₂O加入蒸馏水，配置成Ca(NO₃)₂溶液，待用；

c、将a步骤取好的Pr₂O₃，加入稀硝酸溶液，配置成的Pr(NO₃)₃溶液，待用；

d、将a步骤取好的Ti(OC₄H₉)₄溶液，加入乙二醇，加热搅拌至80℃，得到Ti-乙二醇溶液；

e、按照摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，取柠檬酸，加入到d步骤制备好的Ti-乙二醇溶液中，加热，搅拌，直至溶液呈浅黄色；

f、将b步骤制备好的Ca(NO₃)₂溶液和c步骤制备好的Pr(NO₃)₃溶液加入到e步骤制备好的浅黄色溶液中，80℃恒温搅拌，得到浅黄色前驱体；

g、将f步骤制备好的浅黄色前驱体在850～950℃下焙烧0.5～1.5h，即得。

上述一种具有发光性能的光催化剂的制备方法，所述f步骤中焙烧温度优选为900℃，焙烧时间优选为1h。

本发明要解决的第三个技术问题是提供一种具有发光性能的光催化剂在光照或光线不足的情况下的有机污染物的降解净化处理中的用途。

其中，所述光线不足的情况是指在隧道内、夜晚或者污水下部；所述有机污染物是指空气、汽车尾气、建筑物以及家具中的有机污染物。

本发明制备的具有发光性能的光催化剂的检测方法为：取本发明制备的红色长余辉发光粉0.1g，加入浓度为5mg/L的亚甲基蓝溶液，在紫外光下照射7h，为了排除温度等对实验造成的误差，紫外灯需要提前预热至少十分钟，另外，为了更好的达到降解效果，在紫外光灯照射下，加入电磁搅拌器，通过不断地搅拌，以达到充分降解亚甲基蓝的目的，在搅拌的过程中，每隔1h取等量降解样品上层液体于离心管中，离心，取上清液，用分光光度计在665nm处测其吸光度，做降解率曲线。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

一、光催化剂的制备

实施例1

称取3.3061g Ca(NO₃)₂·4H₂O，加入适量蒸馏水配置成Ca(NO₃)₂溶液；量筒量取6.8ml Ti(OC₄H₉)₄，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80℃；按摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，称取10.0027g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca(NO₃)₂溶液，和1.4ml浓度为1×10^-5mol/mL的Pr(NO₃)₃溶液，继续于80℃加热搅拌1h，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900℃恒温焙烧1h得红色长余辉发光粉Ca_0.7TiO₃:0.7×10^-3Pr³⁺；以所得发光粉为光催化剂，亚甲基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔1h取一定量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线A。

实施例2

称取3.54225g Ca(NO₃)₂·4H₂O，加入适量蒸馏水配置成Ca(NO₃)₂溶液；量筒量取6.8ml Ti(OC₄H₉)₄，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80℃；按摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，称取10.2969g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca(NO₃)₂溶液，和1.5ml浓度为1×10^-5mol/mL的Pr(NO₃)₃溶液，继续于80℃加热搅拌1h，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900℃恒温焙烧1h得红色长余辉发光粉Ca_0.75TiO₃:0.75×10^-3Pr³⁺；以所得发光粉为光催化剂，亚甲基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔1h取一定量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线B。

实施例3

称取3.7784g Ca(NO₃)₂·4H₂O，加入适量蒸馏水配置成Ca(NO₃)₂溶液；量筒量取6.8ml Ti(OC₄H₉)₄，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80℃；按摩尔比柠檬酸/(Ca₂₊+Ti₄₊)＝1.4，称取10.5911g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca(NO₃)₂溶液，和1.6ml浓度为1×10^-5mol/mL的Pr(NO₃)₃溶液，继续于80℃加热搅拌1h，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900℃恒温焙烧1h得Ca_0.8TiO₃:0.8×10^-3Pr³⁺粉末；以所得样品为光催化剂，亚甲基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔1h取一定量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线C。

实施例4

称取4.0146g Ca(NO₃)₂·4H₂O，加入适量蒸馏水和配置成Ca(NO₃)₂溶液；量筒量取6.8ml Ti(OC₄H₉)₄，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80℃；按摩尔比柠檬酸/(Ca₂₊+Ti₄₊)＝1.4，称取10.8853g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca(NO₃)₂溶液，和1.7ml浓度为1×10^-5mol/mL的Pr(NO₃)₃溶液，继续于80℃加热搅拌1h，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900℃恒温焙烧1h得红色长余辉发光粉Ca_0.85TiO₃:0.85×10^-3Pr³⁺；以所得发光粉为光催化剂，亚甲基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔1h取一定量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线D。

实施例5

称取4.2507g Ca(NO₃)₂·4H₂O，加入适量蒸馏水配置成Ca(NO₃)₂溶液；量筒量取6.8ml Ti(OC₄H₉)₄，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80℃；按摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，称取11.1794g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca(NO₃)₂溶液，和1.8ml浓度为1×10^-5mol/mL的Pr(NO₃)₃溶液，继续于80℃加热搅拌1h，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900℃恒温焙烧1h得红色长余辉发光粉Ca_0.9TiO₃:0.9×10^-3Pr³⁺；以所得发光粉为光催化剂，亚甲基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔1h取一定量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线E。

实施例6

称取4.4869g Ca(NO₃)₂·4H₂O，加入适量蒸馏水配置成Ca(NO₃)₂溶液；量筒量取6.8ml Ti(OC₄H₉)₄，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80℃；按摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，称取11.4736g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca(NO₃)₂溶液，和1.9ml浓度为1×10^-5mol/mL的Pr(NO₃)₃溶液，继续于80℃加热搅拌1h，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900℃恒温焙烧1h得红色长余辉发光粉Ca_0.95TiO₃:0.95×10^-3Pr³⁺；以所得发光粉为光催化剂，亚甲基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔1h取一定量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线F。

对比例1

称取4.723g Ca(NO₃)₂·4H₂O，加入适量蒸馏水配置成Ca(NO₃)₂溶液；量筒量取6.8ml Ti(OC₄H₉)₄，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80℃；按摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，称取11.7678g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca(NO₃)₂溶液和2ml浓度为1×10^-5mol/mL的Pr(NO₃)₃溶液，继续于80℃加热搅拌1h，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900℃恒温焙烧1h得到红色长余辉发光粉CaTiO₃:1×10^-3Pr³⁺；以所得样品为光催化剂，亚甲基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔1h取一定量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线G。

对比例2

称取4.723g Ca(NO₃)₂·4H₂O，加入适量蒸馏水配置成Ca(NO₃)₂溶液；量筒量取6.8ml Ti(OC₄H₉)₄，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80℃；按摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，称取11.7678g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca(NO₃)₂溶液，继续于80℃加热搅拌1h，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900℃恒温焙烧1h得到红色长余辉发光粉CaTiO₃；以所得样品为光催化剂，亚甲基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔1h取一定量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线H。

二、光催化剂XRD物相分析

在Ca_xTiO₃:yPr³⁺晶体中，Pr³⁺取代Ca²⁺为异价离子置换，为保持电荷平衡，离子取代理论为2个Pr³⁺离子取代3个Ca²⁺离子，产生Ca²⁺离子空位，使晶格中形成Ca²⁺离子缺失。为了证明本发明制备的光催化剂中钙离子发生了缺失，发明人针对本发明制备的光催化剂Ca_xTiO₃:yPr³⁺(其中，0.7≤x<1，0.7×10^-3≤y≤1×10^-3)中部分催化剂做了XRD物相分析，其XRD物相分析结果见图2所示，从图2可以看出x＝1时较x＝0.85时主峰宽度更窄，说明x＝1时样品结晶度更高，从而证明了x＝0.85时Ca发生了缺失。

三、光催化剂对有机物降解性能测试

本发明制备的光催化剂Ca_xTiO₃:yPr³⁺(其中，0.7≤x<1，0.7×10^-3≤y≤1×10^-3)在紫外光照射下对污染物亚甲基蓝的降解率如下表1所示：

光催化降解率计算公式如下:

其中，A0为光照后亚甲基蓝在最大吸收波长处的吸光度值；A为加入样品降解t时间后亚甲基蓝在最大吸收波长处的吸光度值。

表1光催化剂Ca_xTiO₃:yPr³⁺对亚甲基蓝的降解率

从表1结合附图1～3可以得出：

1、本发明制备的光催化剂Ca_xTiO₃:yPr³⁺，其中，0.7≤x<1，0.7×10^-3≤y≤1×10^-3，从表1和图3可以看出，本发明制备的催化剂从开始降解到降解5h时，部分催化剂降解率达到了80％以上，降解到7h时，部分光催化剂降解率达到了93％以上。这说明，本发明制备的光催化剂能在较短时间内达到较好的光催化效果，且能随着时间推移，持续降解有机物，发挥其光催化降解性能。

2、从表1数据和图1可以看出光催化剂Ca_xTiO₃:yPr³⁺中当x＝1，y＝1×10^-3(图1中曲线G)，和x＝1，y＝0(图1中曲线H)两条曲线，以及结合图2XRD物相分析说明：在有紫外光照射，且Ca²⁺不缺失的情况下，掺杂Pr和不掺杂Pr对催化剂的光催化降解效果有影响；另外从图1也可以看出，在不掺入Pr，且x＝0.7，即Ca²⁺缺失0.3mol后，催化剂对亚甲基蓝的降解效果明显优于其它Ca²⁺缺失<0.3mol的情况，这进一步证明了在有紫外光等光源的照射下，本发明制备的催化剂优异的光催化性能，其Ca²⁺缺失起着主导作用。

3、本发明制备的光催化剂Ca_xTiO₃:yPr³⁺，其光催化性能并不是随x值的减少，即Ca^{2 +}缺失越多而变好，其性能在0.7≤x<1光催化效果较优异，尤其是在0.75≤x≤0.85时，其光催化降解有机物效果显著。这说明：当光催化剂CaTiO₃中Ca²⁺有缺失时，其光催化性能开始变好，但是当缺失到一定值后，其光催化性能开始降低，这是因为当Ca²⁺缺失严重后，CaTiO₃发生晶体坍塌，造成严重电荷偏移和晶格体结构破坏，使其光催化性能反而下降。

Claims (8)

1.具有发光性能的光催化剂，其特征在于：其化学式为：Ca_xTiO₃:yPr³⁺，其中，0.75≤x≤0.85，0.75×10^-3≤y≤0.85×10^-3；

其制备方法为：包括以下步骤：

a、原料准备：按Ca_xTiO₃:yPr³⁺中各元素化学计量比，取Ca(NO₃)₂·4H₂O、Pr₂O₃和Ti(OC₄H₉)₄；其中，0.75≤x≤0.85，0.75×10^-3≤y≤0.85×10^-3；

b、将a步骤取好的Ca(NO₃)₂·4H₂O加入蒸馏水，配置成Ca(NO₃)₂溶液，待用；

c、将a步骤取好的Pr₂O₃，加入稀硝酸溶液，配置成的Pr(NO₃)₃溶液，待用；

d、将a步骤取好的Ti(OC₄H₉)₄溶液，加入乙二醇，加热搅拌至80℃，得到Ti-乙二醇溶液；

e、按照摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，取柠檬酸，加入到d步骤制备好的Ti-乙二醇溶液中，加热，搅拌，直至溶液呈浅黄色；

f、将b步骤制备好的Ca(NO₃)₂溶液和c步骤制备好的Pr(NO₃)₃溶液加入到e步骤制备好的浅黄色溶液中，80℃恒温搅拌，得到浅黄色前驱体；

g、将f步骤制备好的浅黄色前驱体在850～950℃下焙烧0.5～1.5h，即得。

2.根据权利要求1所述具有发光性能的光催化剂，其特征在于：x＝0.85，0.75×10^-3≤y≤0.85×10^-3。

3.根据权利要求2所述具有发光性能的光催化剂，其特征在于：y＝0.85×10^-3。

4.权利要求1～3任一项所述具有发光性能的光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、原料准备：按Ca_xTiO₃:yPr³⁺中各元素化学计量比，取Ca(NO₃)₂·4H₂O、Pr₂O₃和Ti(OC₄H₉)₄；其中，0.75≤x≤0.85，0.75×10^-3≤y≤0.85×10^-3；

b、将a步骤取好的Ca(NO₃)₂·4H₂O加入蒸馏水，配置成Ca(NO₃)₂溶液，待用；

c、将a步骤取好的Pr₂O₃，加入稀硝酸溶液，配置成的Pr(NO₃)₃溶液，待用；

d、将a步骤取好的Ti(OC₄H₉)₄溶液，加入乙二醇，加热搅拌至80℃，得到Ti-乙二醇溶液；

e、按照摩尔比柠檬酸/(Ca²⁺+Ti⁴⁺)＝1.4，取柠檬酸，加入到d步骤制备好的Ti-乙二醇溶液中，加热，搅拌，直至溶液呈浅黄色；

f、将b步骤制备好的Ca(NO₃)₂溶液和c步骤制备好的Pr(NO₃)₃溶液加入到e步骤制备好的浅黄色溶液中，80℃恒温搅拌，得到浅黄色前驱体；

g、将f步骤制备好的浅黄色前驱体在850～950℃下焙烧0.5～1.5h，即得。

5.根据权利要求4所述具有发光性能的光催化剂的制备方法，其特征在于：所述g步骤中焙烧温度为900℃，焙烧时间为1h。

6.权利要求1～3任一项所述具有发光性能的光催化剂在光照或光线不足的情况下的有机污染物的降解净化处理中的用途。

7.根据权利要求6所述的用途，其特征在于：所述光线不足的情况是指在隧道内、夜晚或者污水下部。

8.根据权利要求6所述的用途，其特征在于：所述有机污染物是指空气、汽车尾气、建筑物以及家具中的有机污染物。