CN106492787A - 一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法及应用 - Google Patents
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106492787A CN106492787A CN201610834062.1A CN201610834062A CN106492787A CN 106492787 A CN106492787 A CN 106492787A CN 201610834062 A CN201610834062 A CN 201610834062A CN 106492787 A CN106492787 A CN 106492787A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photochemical catalyst
- fluorescent powder
- solution
- lanthanum
- preparation
- 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
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 42
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 18
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 13
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 13
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 claims description 12
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 10
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- JLRJWBUSTKIQQH-UHFFFAOYSA-K lanthanum(3+);triacetate Chemical compound [La+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O JLRJWBUSTKIQQH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000005909 ethyl alcohol group Chemical group 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 4
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 claims description 3
- NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H lanthanum carbonate Chemical compound [La+3].[La+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- 235000006748 manganese carbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) carbonate Chemical compound [Mn+2].[O-]C([O-])=O XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229910017569 La2(CO3)3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims description 2
- 229960001633 lanthanum carbonate Drugs 0.000 claims description 2
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 claims description 2
- 229940093474 manganese carbonate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000011656 manganese carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000016 manganese(II) carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 10
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N Manganese(2+) Chemical compound [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 8
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 8
- 229910003079 TiO5 Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- -1 rare-earth salts Chemical class 0.000 description 3
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 description 1
- 244000131522 Citrus pyriformis Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 1
- 229910003077 Ti−O Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 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
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- 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
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7701—Chalogenides
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明属于光催化剂材料技术领域,尤其涉及一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法及应用。所述的光催化剂荧光粉体的化学分子式为：MnxLa（2‑x）TiO5‑0.5x，其中x的取值范围为0.01≤x≤0.4，其制备方法包括：先制备钛酸镧凝胶，掺入锰离子，采用自蔓延燃烧法低温合成相应粉体；根据光催化效果及发光强度，最终确定了锰掺杂量为10%时粉体具有最佳的光催化性能，掺杂量为3%时粉体具有最强的发光性能。本发明工艺简单易操作，煅烧温度低，条件温和易控制，制备得到的样品纯度高，得率高，是一种具有光催化和荧光双重性能的新型稀土复合材料。
Description
技术领域
本发明属于光催化剂材料技术领域,尤其涉及一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法及应用。
背景技术
光催化材料,是在光作用下可诱发氧化-还原反应的一类半导体材料，它可利用太阳能将水转变为氢能、降解环境中的有机污染物，具有成本低、效率高且不产生二次污染等优点。光催化技术作为一种新兴的现代绿色环保技术，在环境污染、能源再生方面的应用前景引起了越来越广泛地关注。目前，TiO2（P25）是最常见的光催化材料，其禁带宽度是3.2eV，仅在紫外光谱区间有响应。在波长为400nm以下的紫外区域所占的能量不足太阳光总能量的5%，这就使得当TiO2的激发光源采用可见光的时候，其产生的光催化效率远低于紫外光照射下的情况。
钛酸稀土盐种类繁多，由于其具备良好的介电、压电、铁电等性能，作为新型的电子陶瓷材料，广泛应用于滤波器、电容器等领域。在具有烧绿石结构的钛酸稀土盐中，Ti4+离子与O2-离子五配位，形成四角锥结构；三价稀土离子与7个O2-相连，形成不规则多面体；各种阳离子多面体通过共用多面体顶点氧原子或共用多面体棱边氧原子构筑整个晶体框架。Ti4+离子五配位，这是La-Ti-O三元体系中配位数最少的一种形式。La3+离子所处格点为七配位，在局部没有对称中心，因此使得f-f的电偶极跃迁具有一定的可能性。
钛酸镧具有烧绿石结构，作为一种新型半导体材料，具有很好的光敏性和稳定性。这表明钛酸镧是研究光催化剂荧光材料良好的基体。目前，对金属离子掺杂钛酸盐并提升其荧光性和催化性的报道较少，并且现有报道所制备出的粉体存在纯度较低、荧光粉体亮度不高、催化效果不明显等问题。因此，制备一种新型的金属离子掺杂钛酸镧，并且具备催化效果的粉体显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体及其制备方法和应用，该光催化剂荧光粉体催化效率高，有较强的发光性能，并且其制备方法简单易操作，可以得到纯度高、组分均匀、亮度大、催化性能好的粉体。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体，其化学分子式为：MnxLa2-xTiO5-0.5x，其中x的取值范围为0.01≤x≤0.4。
上述Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包括以下步骤。
步骤1、按照光催化剂荧光粉体的化学分子式的化学计量比La：Mn=（2-x）：x称取镧的可溶性盐、锰的可溶性盐（0＜x＜2），溶于适量蒸馏水中，得到溶液A。
步骤2、按照La3+:Ti4+=2:1量取一定量的钛酸四丁酯（C16H36O4Ti),溶解于适量溶剂中，滴加硝酸，完全溶解得到溶液B。
步骤3、待上述溶液A、B分别搅拌均匀后，将溶液B缓慢倒入溶液A中，搅拌，得到前躯体溶胶C。
步骤4、将前躯体溶胶C放入恒温水浴或油浴中，加热一段时间，处理得到凝胶状沉淀，即前躯体凝胶。
步骤5、向前驱体凝胶中加入无水乙醇和柠檬酸，搅拌均匀，然后放入烘箱进行自蔓延燃烧，得到前驱体。
步骤6、如步骤（5）所述采用自蔓延燃烧制备前驱体后，将前驱体放入马弗炉，煅烧处理，得到光催化剂荧光粉体。
所述的Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，具体包括以下步骤。
步骤1、按照光催化剂荧光粉体的化学分子式的化学计量比称取（2-x）mmoL镧的可溶性盐、xmmoL锰的可溶性盐（0＜x＜2），溶于30-60mL蒸馏水中，得到溶液A。
步骤2、按照La3+:Ti4+=2:1量取（2-x）/2mmol的钛酸四丁酯（C16H36O4Ti) ,溶解于30-60ml溶剂中，滴加6-7ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B。
步骤3、待上述溶液A、B分别搅拌均匀后，将B缓慢倒入A溶液中，搅拌，搅拌时间为1-2h，得到前躯体溶胶C。
步骤4、将前躯体溶胶C放入温度为50-90℃恒温水浴或油浴中，反应时间为6-12h，处理成前躯体凝胶。
步骤5、向前驱体凝胶中加入10-20mL无水乙醇和1-2g柠檬酸，搅拌均匀，搅拌时间为0.2-0.5h，然后放入烘箱，于80-100℃进行自蔓延反应，反应时间为30-60min；在150-200℃下保温1-5h。
步骤6、将步骤5得到的前驱体放入600-900℃马弗炉中煅烧2-4h，得到光催化剂荧光粉体。
优选地，步骤（1）中所述镧的可溶性盐为硝酸镧、碳酸镧或醋酸镧中的一种或几种。
优选地，步骤（1）中所述锰的可溶性盐为硝酸锰、碳酸锰或醋酸锰中的一种或几种混合物。
优选地，步骤（2）中所述的溶剂为甲醇、乙醇、丁醇、丙酮或丁酮中的一种或几种混合物。
优选地，步骤（3）和步骤（5）中所述的搅拌为磁力搅拌或机械搅拌，转速为500-1000 r/min。
上述制备方法所制得的Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体可用作光催化剂及发光材料。该粉体广泛应用于工业废水中有害高分子的去除，从而促进环境污染治理进程的提升。
本发明的有益效果。
本发明针对TiO2的窄光谱响应方面的问题，掺杂锰离子后，粉体在可见光区有吸收，可拓展催化范围并开发出新型光催化系列产品。
Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体化学分子式为：MnxLa2-xTiO5-0.5x，其中x的取值范围为0.01≤x≤0.4，La：Ti已经不是简单的比例关系，而采用非化学整数比，因为金属原子占据了不同的格点，可使催化活性提高，催化效果显著。该粉体大部分颗粒都是以纳米为刻度单位，采用自蔓延燃烧法可使颗粒细化，可提高材料的催化活性，制得的样品晶粒较小，有利于提高材料的光催化性能；另外在x=0.01-0.06的掺杂浓度范围内，随着Mn2+掺杂浓度的升高，颗粒逐渐细化均匀，其中当Mn2+掺杂量为0.06时，所得的颗粒大小最为均匀，晶体结晶状态良好，所形成的单一相结构，能有效地提高产品的发光性能。
附图说明
图1为实施例1所述不同Mn2+掺杂浓度时，La2TiO5粉体的XRD图谱；其中，a-标准卡片PDF；b-掺杂量x=0.01；c-掺杂量x=0.02；d-掺杂量x=0.06；e-掺杂量x=0.1；f-掺杂量x=0.14；g-掺杂量x=0.2；h-掺杂量x=0.4。
图2为实施例2 不同浓度的Mn2+离子掺杂La2TiO5荧光粉在243nm激发下的发射光谱。
图3为实施例4锰掺杂度为3%的La2TiO5粉体扫描电镜图。
图4为实施例7锰掺杂度为10%的La2TiO5粉体光催化效果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。所陈述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包含以下步骤。
按通式MnxLa2-xTiO5-0.5x（其中x=（0.01、0.02、0.06、0.1、0.14、0.2、0.4）的化学计量比分别称取xmmol醋酸锰（Mn(CH3COO)2,A.R.），称取（2-x）mmol的醋酸镧（La(CH3COO)3,A.R.），分别溶解于50ml蒸馏水中制备溶液A；称取0.5（2-x）mmoL钛酸四丁酯分别溶于40mL乙醇中，分别滴加6ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；将B缓慢倒入A中，磁力搅拌1h，800r/min,得前驱体溶胶C；然后放入70℃的恒温水浴中，加热8h左右，得到胶状沉淀，即前驱体凝胶；向前驱体凝胶中加入10mL无水乙醇和1g柠檬酸，继续搅拌0.2h,然后放入烘箱，100℃自蔓延反应30min；在180℃下保温2h，最后将前驱体放入刚玉坩埚中，放入马弗炉中，900℃条件下，煅烧2h，得到光催化剂荧光粉体。
使用DX2500型X射线衍射分析仪对纯La2TiO5和不同Mn2+掺杂比例钛酸镧样品进行了测试，并与钛酸镧的标准PDF片（#75-2394）比较。扫描速度为0.04°/min，2θ范围为10-80°，如图1所示。掺杂锰离子后，粉体依旧保持原有构型，没有杂质相。
实施例2。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包含以下步骤。
按通式MnxLa2-xTiO5-0.5x（其中x=（0.02、0.06、0.1、0.14、0.4）的化学计量比分别称取xmmol醋酸锰（Mn(CH3COO)2,A.R.），称取（2-x）mmol的醋酸镧（La(CH3COO)3,A.R.），分别溶解于40ml蒸馏水中制备溶液A；称取0.5(2-x)钛酸四丁酯分别溶于50mL乙醇中，分别滴加6ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；将B缓慢倒入A中，磁力搅拌1h，500r/min,得前驱体溶胶C；然后放入70℃的恒温水浴中,加热8h左右,得到胶状沉淀即前驱体凝胶；向前驱体凝胶中加入20mL无水乙醇和1.5g柠檬酸，继续搅拌0.5h，然后放入烘箱，80℃自蔓延反应60min；在200℃下保温1h，最后将前驱体放入刚玉坩埚中，放入马弗炉中，600℃条件下，煅烧4h，得到所需光催化剂荧光粉体。
将不同掺杂比的光催化剂荧光粉在243nm激发下的发射光谱，其发射谱长在394nm，见图2。从图2中我们可以看出不同浓度的Mn2+离子掺杂对La2TiO5粉体发射峰的位置并没有明显的影响；荧光粉的发光强度随着掺杂的Mn2+离子浓度先增大后减小，在x=0.06时，荧光粉具有最强的发光性能。
实施例3。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包含以下步骤。
称取1.99mmoL碳酸镧，0.01mmoL碳酸锰溶于45ml蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；称取1mmoL钛酸四丁酯溶于30mL甲醇中，滴加6ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；将B缓慢倒入A中，磁力搅拌1h，800r/min,得前驱体溶胶C；然后放入50℃的恒温水浴中，加热12h左右，得到胶状沉淀，即前驱体凝胶；向前驱体凝胶中加入10mL乙醇和1g柠檬酸，继续搅拌0.3h；然后放入烘箱，90℃自蔓延反应45min；在180℃下保温2h，最后将前驱体放入刚玉坩埚中，放入马弗炉中，800℃下煅烧3.5h，得到光催化剂荧光粉体。
实施例4。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包含以下步骤。
称取1.94mmoL醋酸镧，0.06mmoL硝酸锰溶于40ml蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；称取1mmoL钛酸四丁酯溶于30mL乙醇中，滴加6ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；将B缓慢倒入A中，磁力搅拌1h，1000r/min,得前驱体溶胶C；然后放入80℃的恒温水浴中，加热8h左右，得到胶状沉淀，即前驱体凝胶；向前驱体凝胶中加入15mL无水乙醇和2g柠檬酸，继续搅拌0.3h；然后放入烘箱，90℃自蔓延反应45min；在150℃下保温5h，最后将前驱体放入刚玉坩埚中，放入马弗炉中，900℃下煅烧2.3h，得到所需光催化剂荧光粉体。
图3为该La2TiO5粉体锰掺杂度为3%的扫描电镜图，从图中可见，粉体颗粒均匀，粒径尺度在100nm左右，很好的实现了材料的纳米化。
实施例5。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包含以下步骤。
称取1.96mmoL硝酸镧，0.04mmoL硝酸锰溶于30ml蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；称取1mmoL钛酸四丁酯溶于60mL甲醇中，滴加6ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；将B缓慢倒入A中，磁力搅拌1h，500r/min,得前驱体溶胶C；然后放入90℃的恒温水浴中，加热6h左右，得到胶状沉淀，即前驱体凝胶；向前驱体凝胶中加入10mL乙醇和1g柠檬酸，继续搅拌0.3h；然后放入烘箱，80℃自蔓延反应60min；然后放入烘箱，在180℃下保温2h，最后将前驱体放入刚玉坩埚中，放入马弗炉中，800℃下煅烧3h，得到所需光催化剂荧光粉体。
实施例6。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包含以下步骤。
称取1.92mmoL硝酸镧，0.08moL硝酸锰溶于60ml蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；称取1mmoL钛酸四丁酯溶于30mL乙醇中，滴加7ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；将B缓慢倒入A中，磁力搅拌1.5h，600r/min,得到前驱体溶胶C;然后放入90℃的恒温水浴中，加热6h左右，得到胶状沉淀，即前驱体凝胶；向前驱体溶凝胶中加入12mL乙醇和1.2g柠檬酸，然后放入烘箱，继续搅拌0.2h；然后放入烘箱，100℃自蔓延反应30min；在180℃下保温2.5h，最后将前驱体放入刚玉坩埚中，放入马弗炉中，700℃下煅烧3.8h，得到所需光催化剂荧光粉体。
实施例7。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包含以下步骤。
称取1.8mmoL醋酸镧，0.2mmoL硝酸锰溶于50ml蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；称取1mmoL钛酸四丁酯溶于30mL丙酮中，滴加6ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；将B缓慢倒入A中，磁力搅拌1h，900r/min,得到前驱体溶胶C；然后放入80℃的恒温水浴中，加热8h左右，得到胶状沉淀即前驱体凝胶；向前驱体凝胶中加入15mL乙醇和1.5g柠檬酸，然后放入烘箱，继续搅拌0.2h；然后放入烘箱，100℃自蔓延反应30min；在180℃下保温2h，最后将前驱体放入刚玉坩埚中，放入马弗炉中，900℃下煅烧2h，得到所需光催化剂荧光粉体。
图4为该粉体在亚甲基蓝溶液中（亚甲基蓝是有害废水中主要的有机高分子产物），PH=7时，光照30min的催化图。在所述掺杂浓度范围内，粉体的光催化效果相对基体来说较为明显。掺杂量为10%时，具有最佳的光催化性能。
实施例8。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包含以下步骤。
称取1.8mmoL醋酸镧，0.2mmoL醋酸锰溶于55ml蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；称取1mmoL钛酸四丁酯溶于30mL乙醇中，滴加6ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；将B缓慢倒入A中，磁力搅拌1h，800r/min,得前驱体溶胶C；然后放入80℃的恒温水浴中，加热8h左右，得到胶状沉淀即前驱体凝胶；向前驱体凝胶中加入20mL乙醇和2g柠檬酸，然后放入烘箱，继续搅拌0.2h；然后放入烘箱，100℃自蔓延反应30min；在200℃下保温2.5h，最后将前驱体放入刚玉坩埚中，在放入马弗炉中，600℃下煅烧4h，得到所需光催化剂荧光粉体。
实施例9。
一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，包含以下步骤。
称取1.9mmoL醋酸镧，0.1mmoL醋酸锰溶于50ml蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；称取1mmoL钛酸四丁酯溶于30mL丁醇中，滴加6ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；将B缓慢倒入A中，磁力搅拌1h，800r/min,前驱体溶胶C；然后放入80℃的恒温水浴中，加热8h左右，得到胶状沉淀，即前驱体凝胶；向前驱体凝胶中加入20mL乙醇和2g柠檬酸，然后放入烘箱，继续搅拌0.2h；然后放入烘箱，100℃自蔓延反应30min；在200℃下保温2.5h，最后将前驱体放入刚玉坩埚中，在马弗炉中850℃下煅烧2.5h得到所需光催化剂荧光粉体。
Claims (10)
1.一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体，其特征在于，其化学分子式为：MnxLa2-xTiO5x，其中x的取值范围为0.01≤x≤0.4。
2.如权利要求1所述的Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、称取原料制备溶液A；
步骤2、称取原料制备溶液B；
步骤3、溶液A和溶液B混合，制备前躯体溶胶C；
步骤4、制备前躯体凝胶；
步骤5、自蔓延燃烧；
步骤6、煅烧，制备光催化剂荧光粉体。
3.如权利要求1所述的Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按照光催化剂荧光粉体的化学分子式的化学计量比La：Mn=（2-x）：x称取镧的可溶性盐、锰的可溶性盐，溶于适量蒸馏水中，得到溶液A；
步骤2、按照La3+:Ti4+=2:1量取一定量的钛酸四丁酯（C16H36O4Ti),溶解于适量溶剂中，滴加硫酸，完全溶解得到溶液B；
步骤3、待上述溶液A、B分别搅拌均匀后，将B缓慢倒入A溶液中，搅拌,得到前躯体溶胶C；
步骤4、将前躯体溶胶C放入恒温水浴或油浴中，加热一段时间，处理得到凝胶状沉淀，即前躯体凝胶；
步骤5、向前驱体凝胶中加入无水乙醇和柠檬酸，然后放入烘箱进行自蔓延燃烧；
步骤6、将前驱体放入马弗炉，煅烧处理，得到光催化剂荧光粉体。
4.如权利要求2所述的Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、按照光催化剂荧光粉体的化学分子式的化学计量比称取（2-x）mmoL镧的可溶性盐、xmmol锰的可溶性盐，溶于30-60moL蒸馏水中，得到溶液A；
步骤2、按照La3+:Ti4+=2:1量取x/2mmoL的钛酸四丁酯（C16H36O4Ti) ,溶解于30-60ml溶剂中，滴加6-7ml硝酸（38%的浓硝酸），完全溶解得到溶液B；
步骤3、待上述溶液A、B分别搅拌均匀后，将B缓慢倒入A溶液中，搅拌，得到前躯体溶胶C；
步骤4、将前躯体溶胶C放入温度为50-90℃恒温水浴或油浴中，处理成前躯体凝胶，反应时间为6-12h；
步骤5、向前驱体凝胶中加入10-20mL无水乙醇和1-2g柠檬酸，搅拌均匀，搅拌时间为0.2-0.5h，然后放入烘箱，在150-200℃下保温1-5h；
步骤6、如前所述采用自蔓延燃烧制备前驱体后，将前驱体放入600-900℃马弗炉中煅烧2-4h，得到光催化剂荧光粉体。
5.如权利要求2所述Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述阑的可溶性盐为硝酸镧、碳酸镧或醋酸镧中的一种或几种。
6.如权利要求2所述Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述锰的可溶性盐为硝酸锰、碳酸锰和醋酸锰。
7.如权利要求1所述Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的溶剂为甲醇、乙醇、丁醇、丙酮或丁酮中的一种或几种混合物。
8.如权利要求1所述Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤（1）中将溶液B缓慢倒入溶液A中，所述的搅拌为磁力搅拌或机械搅拌，搅拌时间为1-2h，转速为500-1000。
9.如权利要求1-8任一所述的Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体，其特征在于，可用作光催化剂和发光材料。
10.如权利要求9所述的Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体具体应用于工业废水中有害高分子的去除，从而促进环境污染治理进程的提升。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610834062.1A CN106492787A (zh) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | 一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610834062.1A CN106492787A (zh) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | 一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106492787A true CN106492787A (zh) | 2017-03-15 |
Family
ID=58290873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610834062.1A Pending CN106492787A (zh) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | 一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106492787A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114672309A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-06-28 | 南京邮电大学 | 锰离子激活的红色荧光粉及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105385446A (zh) * | 2015-11-16 | 2016-03-09 | 沈阳工业大学 | 一种铥掺杂钛酸盐蓝色荧光粉的制备方法及其应用 |
| CN105567232A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-05-11 | 深圳市聚飞光电股份有限公司 | 一种led用钛酸盐荧光粉的制备方法 |
-
2016
- 2016-09-20 CN CN201610834062.1A patent/CN106492787A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105385446A (zh) * | 2015-11-16 | 2016-03-09 | 沈阳工业大学 | 一种铥掺杂钛酸盐蓝色荧光粉的制备方法及其应用 |
| CN105567232A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-05-11 | 深圳市聚飞光电股份有限公司 | 一种led用钛酸盐荧光粉的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| UMAR，K. ET AL: "Mo, Mn and La doped TiO2: Synthesis, characterization and photocatalytic activity for the decolourization of three different chromophoric dyes", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 * |
| YOUWEN LONG ET AL.: "Various Valence States of Square-Coordinated Mn in A-Site-Ordered Perovskites", 《J.AM.CHEM.SOC.》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114672309A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-06-28 | 南京邮电大学 | 锰离子激活的红色荧光粉及其制备方法 |
| CN114672309B (zh) * | 2022-04-26 | 2023-12-08 | 南京邮电大学 | 锰离子激活的红色荧光粉及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107511154B (zh) | 一种海胆状CeO2/Bi2S3复合可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN105148983B (zh) | 一种降解废水中染料的光催化剂及其制备方法 | |
| CN103301861B (zh) | 一种微量磷酸银敏化二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN102728342A (zh) | 一种钒酸铋可见光光催化材料的制备方法 | |
| CN105727963A (zh) | 一种Fe、Cu共掺杂纳米ZnO光催化剂及其制备方法 | |
| Lin et al. | Effects of multiple irradiations on luminescent materials and energy savings–A case study for the synthesis of BaMO4: Ln3+ (M= W, Mo; Ln= Eu, Tb) phosphors | |
| CN103894177A (zh) | 一种具有光催化活性的稀土掺杂钛酸钾粉末的合成方法 | |
| CN104056619A (zh) | 一种利用WO3和稀土金属元素La对光催化剂TiO2进行改性的方法 | |
| CN111013586B (zh) | 铜掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN103240070A (zh) | 一种制备Al、In共掺杂TiO2光催化剂的方法 | |
| CN106732521A (zh) | 一种高性能铈锆固溶体材料的制备方法 | |
| CN102258996A (zh) | 溶胶-凝胶法制备钼掺杂纳米二氧化钛 | |
| CN103127885A (zh) | 氮、稀土元素共掺杂纳米二氧化钛晶体的超声化学制备方法 | |
| CN112029502B (zh) | 一种磷灰石结构硅酸镧发光粉体材料及其制备方法和应用 | |
| CN106492787A (zh) | 一种Mn掺杂钛酸镧光催化剂荧光粉体的制备方法及应用 | |
| CN108636419A (zh) | 一种钒酸铋-镁铁氧体复合光催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN109734120B (zh) | 一种花状微球结构钨酸钇钾材料及其制备方法 | |
| CN109317177B (zh) | 一种合成氮掺杂钒酸铋光催化剂的方法及其应用 | |
| CN100460061C (zh) | 纳米铈镁复合氧化物的制备方法 | |
| CN109233829B (zh) | 一种镁铒镱三掺铌酸钠及其制备方法和应用 | |
| CN104745188B (zh) | 一种Sm3+为发光中心的钛酸镧红色荧光材料及其制备方法 | |
| CN104437554B (zh) | 片状WS2负载BiVO4可见光催化材料及其制备方法 | |
| CN106732627B (zh) | 一种含Ce镍酸镧光催化剂粉体及其制备方法和应用 | |
| CN103623811B (zh) | 一种电子空穴复合率低的In-Bi2WO6光催化剂及其制备方法 | |
| CN112058254A (zh) | 一种双金属氧化物固溶体ZnxIn2Ox+3的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170315 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |