CN105597770A - 可见光响应的光催化剂Cu3Y2Ge3O12及其制备方法 - Google Patents
可见光响应的光催化剂Cu3Y2Ge3O12及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105597770A CN105597770A CN201610088767.3A CN201610088767A CN105597770A CN 105597770 A CN105597770 A CN 105597770A CN 201610088767 A CN201610088767 A CN 201610088767A CN 105597770 A CN105597770 A CN 105597770A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photochemical catalyst
- visible
- preparation
- powder
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 26
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 18
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 5
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical group O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 5
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 4
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002900 Bi2MoO6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002915 BiVO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910003334 KNbO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEUKJXRCHYAIAW-UHFFFAOYSA-N [Nb].[K] Chemical compound [Nb].[K] VEUKJXRCHYAIAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001621 bismuth Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035922 thirst Effects 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
-
- B01J35/39—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Abstract
本发明公开了一种宽频高效的可见光响应光催化剂Cu3Y2Ge3O12及其制备方法。该光催化剂的化学组成式为Cu3Y2Ge3O12。本发明还公开了上述材料的制备方法。本发明得到的光催化剂具有光谱响应范围宽，光转换效率高和稳定性好等优点。在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；另外制备方法简单、合成温度低，成本低，适合工业生产与应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种可见光响应的光催化剂Cu3Y2Ge3O12及其制备方法，属于无机光催化材料领域。
背景技术
随着社会经济的发展,人们对于能源和生态环境越来越关注,解决能源短缺和环境污染问题是实现可持续发展、提高人民生活质量和保障国家安全的迫切需要。
从20世纪70年代末期，人们提出了利用光催化剂分解水中和大气中的农药以及恶臭物质等有机物，以及涂有光催化剂的固体表面的自我清洁等应用实例。光催化反应的原理是光催化剂在吸收了高于其带隙能量的光子后，生成了空穴和电子，这些空穴和电子分别进行氧化反应和还原反应，达到分解有害化学物质、有机生物质和杀菌的目的。光催化剂有许多种,其中最有代表性的是二氧化钛(TiO2)，已经利用二氧化钛对水中和大气中的农药和恶臭物质等有机物进行分解，然而二氧化钛的带隙是3.2eV,只有在比400nm短的紫外线的照射下才能显现出活性，只能在室内或者有紫外灯的地方工作，几乎不能利用可见光，这大大的限制了二氧化钛光催化剂的使用。
考虑到光催化剂在分解有害物质中的实用性，利用太阳光作为光源是不可缺少的。照射向地表的太阳光中波长在500nm附近可见光的强度最大，波长为400nm~750nm的可见光区的能量大约是太阳光总能量的43%，所以为了高效的利用，铋系光催化剂的开发和研究已经取得了一系列重大的成果，三价铋的复合物如BiVO4、Bi2MoO6、Bi2Mo2O9、Bi2Mo3O12和Bi2WO4被报道在可见光下具有良好的吸收。一系列铌（钽）酸盐光催化剂由于具有较高的光催化活性而被广泛研究。例如，铌酸盐光催化剂Pb3Nb4O13、BiNbO4和Bi2MNbO7（M=Al、Ga，In，Y，稀土元素和Fe）等和铌钾复合氧化物光催化剂如KNbO3、KNb3O8、K4Nb6O17和K6Nb10.6O30等都具有较好的光催化性能,但是在可见光范围内其本征光催化效应很弱或没有活性。
虽然光催化研究已进行了若干年,目前对可见光响应的光催化剂的探索与开发大部分是通过大量实验而得出的经验总结,在理论上还无法从化合物的晶体结构、组成、分子量等理化性质上预测其光催化性能，因此目前报道的具有可见光响应的光催化剂种类仍很有限，并存在着光转换效率低、合成困难、稳定性差和光谱响应范围窄等问题,研究和开发新的制备方法简单并具有宽频可见光响应的高效光催化剂是本领域科技人员一直渴望解决但始终难以获得成功的难题，这在很大程度上限制了光催化剂的广泛应用与发展。我们对组成为Cu3Y2Ge3O12、Cu3La2Ge3O12和Cu3Sm2Ge3O12的样品进行了光催化性能研究。结果发现Cu3Y2Ge3O12带隙宽度是2.61eV,具有优异的可见光响应的光催化性能；Cu3La2Ge3O12和Cu3Sm2Ge3O12为绝缘体，在紫外线的照射下也不显现出活性。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有可见光响应的光催化剂Cu3Y2Ge3O12及其制备方法。
本发明涉及的具有可见光响应的光催化剂的化学组成式为:Cu3Y2Ge3O12。
上述可见光响应的光催化剂的制备方法具体步骤为：
（1）将99.9%分析纯的化学原料CuO、Y2O3和GeO2的粉末按Cu3Y2Ge3O12的组成称量配料。
（2）将步骤（1）配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨8小时，混合磨细，取出烘干，过200目筛。
（3）将步骤（2）混合均匀的粉料在800~850℃预烧，并保温6小时，自然冷却至室温，然后通过球磨机粉碎使颗粒平均直径变小，低于2μm，即得到Cu3Y2Ge3O12粉末。
本发明的优点：Cu3Y2Ge3O12光催化剂的可见光响应频率范围宽，光转换效率高和稳定性好,在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；另外制备方法简单、合成温度低，成本低，适合工业生产与应用。
具体实施方式
下面将对本发明进行具体说明：
1、为了得到本发明中所使用的复合氧化物，首先使用固相合成法制备粉末，即把作为原料的各种氧化物或碳酸盐按照目标组成化学计量比进行混合，再在常压下于空气气氛中合成。
2、为了能够有效利用光，本发明中的光催化剂的尺寸最好在微米级别，甚至是纳米粒子，且比表面积较大。用固相合成法制备的氧化物粉末，其粒子较大而表面积较小，但是可以通过球磨机粉碎手段使粒子直径变小。
3、本发明的光催化实验以甲基橙作为模拟有机污染物，其浓度为20mg/L；光催化剂Cu3Y2Ge3O12的加入量为1g/L；光源使用300W的氙灯，反应槽使用硼硅酸玻璃制成的器皿，通过滤波器得到波长大于420nm的光，然后照射光催化剂；催化时间设定为60分钟。
实施例1：
（1）将分析纯化学原料CuO、Y2O3和GeO2的粉末按Cu3Y2Ge3O12的组成称量配料。
（2）将步骤（1）配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨8小时，混合磨细，取出烘干，过200目筛。
（3）将步骤（2）混合均匀的粉料在800℃预烧，并保温6小时，自然冷却至室温，然后通过球磨机粉碎使颗粒平均直径变小，低于2μm，即得到Cu3Y2Ge3O12粉末。
所制备的光催化剂，在波长大于420nm的可见光照射下，60分钟对甲基橙去除率达到97.7%。
实施例2：
（1）将分析纯化学原料CuO、Y2O3和GeO2的粉末按Cu3Y2Ge3O12的组成称量配料。
（2）将步骤（1）配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨8小时，混合磨细，取出烘干，过200目筛。
（3）将步骤（2）混合均匀的粉料在820℃预烧，并保温6小时，自然冷却至室温，然后通过球磨机粉碎使颗粒平均直径变小，低于2μm，即得到Cu3Y2Ge3O12粉末。
所制备的光催化剂，在波长大于420nm的可见光照射下，60分钟对甲基橙去除率达到98.5%。
实施例3：
（1）将分析纯化学原料CuO、Y2O3和GeO2的粉末按Cu3Y2Ge3O12的组成称量配料。
（2）将步骤（1）配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨8小时，混合磨细，取出烘干，过200目筛。
（3）将步骤（2）混合均匀的粉料在850℃预烧，并保温6小时，自然冷却至室温，然后通过球磨机粉碎使颗粒平均直径变小，低于2μm，即得到Cu3Y2Ge3O12粉末。
所制备的光催化剂，在波长大于420nm的可见光照射下，60min对甲基橙去除率达到98.4%。
本发明决不限于以上实施例。各温度的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
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、活性炭或石英砂等，光催化剂可以以薄膜的形式负载于基体表面。
Claims (1)
1.一种可见光响应的光催化剂，其特征在于所述光催化剂的化学组成式为Cu3Y2Ge3O12；
所述光催化剂的制备方法具体步骤为：
（1）将分析纯化学原料CuO、Y2O3和GeO2的粉末按Cu3Y2Ge3O12的组成称量配料；
（2）将步骤（1）配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨8小时，混合磨细，取出烘干，过200目筛；
（3）将步骤（2）混合均匀的粉料在800~850℃预烧，并保温6小时，自然冷却至室温，然后通过球磨机粉碎使颗粒平均直径低于2μm，即得到Cu3Y2Ge3O12粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610088767.3A CN105597770A (zh) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | 可见光响应的光催化剂Cu3Y2Ge3O12及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610088767.3A CN105597770A (zh) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | 可见光响应的光催化剂Cu3Y2Ge3O12及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105597770A true CN105597770A (zh) | 2016-05-25 |
Family
ID=55978436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610088767.3A Pending CN105597770A (zh) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | 可见光响应的光催化剂Cu3Y2Ge3O12及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105597770A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104190403A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-10 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂Y3VNb2O12及其制备方法 |
| CN104258844A (zh) * | 2014-09-17 | 2015-01-07 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂yvwo7及其制备方法 |
| CN104383936A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-04 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂Li2Cu2Ge2O7及其制备方法 |
| CN104667906A (zh) * | 2015-02-03 | 2015-06-03 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂NdYW2O9及其制备方法 |
| CN105233823A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-01-13 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂AgYW2O8及其制备方法 |
-
2016
- 2016-02-17 CN CN201610088767.3A patent/CN105597770A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104190403A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-10 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂Y3VNb2O12及其制备方法 |
| CN104258844A (zh) * | 2014-09-17 | 2015-01-07 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂yvwo7及其制备方法 |
| CN104383936A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-04 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂Li2Cu2Ge2O7及其制备方法 |
| CN104667906A (zh) * | 2015-02-03 | 2015-06-03 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂NdYW2O9及其制备方法 |
| CN105233823A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-01-13 | 桂林理工大学 | 可见光响应的光催化剂AgYW2O8及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105457644A (zh) | 可见光响应的光催化剂Li3FeGeO5及其制备方法 | |
| CN104069866A (zh) | 可见光响应的光催化剂LiCu2V3O10及其制备方法 | |
| CN105561968A (zh) | 可见光响应的光催化剂SrLi2GeO4及其制备方法 | |
| CN104190398A (zh) | 可见光响应的光催化剂Bi2Sm4Ti5O19及其制备方法 | |
| CN105457645A (zh) | 可见光响应的光催化剂Li2CuGeO4及其制备方法 | |
| CN104667905A (zh) | 可见光响应的光催化剂LiSm2NbO6及其制备方法 | |
| CN103521213A (zh) | 可见光响应的光催化剂LiLaV2O7及其制备方法 | |
| CN104815643A (zh) | 可见光响应的光催化剂BaLaV3O10及其制备方法 | |
| CN104190400A (zh) | 可见光响应的光催化剂Ca3La4V2O14及其制备方法 | |
| CN104190404B (zh) | 可见光响应的光催化剂SmNbMo2O10及其制备方法 | |
| CN103433048A (zh) | 可见光响应的光催化剂Cu3Nb2O8及其制备方法 | |
| CN105233823A (zh) | 可见光响应的光催化剂AgYW2O8及其制备方法 | |
| CN104815642A (zh) | 可见光响应的光催化剂Li2EuVO5及其制备方法 | |
| CN103877967A (zh) | 可见光响应的光催化剂Li3Nb3Bi2O12及其制备方法 | |
| CN103418370B (zh) | 可见光响应的光催化剂Ca3WO6及其制备方法 | |
| CN105562016A (zh) | 可见光响应的光催化剂SrCu3Ge4O12及其制备方法 | |
| CN104722309A (zh) | 可见光响应的光催化剂K2Ni2Sb8O23及其制备方法 | |
| CN104492419A (zh) | 可见光响应的光催化剂LiBi3B4O11及其制备方法 | |
| CN104190407A (zh) | 可见光响应的光催化剂SrBi2W6O22及其制备方法 | |
| CN103521231A (zh) | 可见光响应的光催化剂Ba25Cu18Zn4O47及其制备方法 | |
| CN105582942A (zh) | 可见光响应的光催化剂SrCu2Ge2O7及其制备方法 | |
| CN105561972A (zh) | 可见光响应的光催化剂LiTaGeO5及其制备方法 | |
| CN105289633A (zh) | 可见光响应的光催化剂CaFe2Ge2O8及其制备方法 | |
| CN105195128A (zh) | 可见光响应的光催化剂Li4Eu3Sb3O14及其制备方法 | |
| CN104785242A (zh) | 可见光响应的光催化剂Li2EuV5O15及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160525 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |