一種可見光響應的含氯化合物光催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可見光響應的光催化劑Na2TiMoO5Cl2及其制備方法。該光催化劑的化學組成式為Na2TiMoO5Cl2。本發(fā)明還公開了上述材料的制備方法。本發(fā)明得到的光催化劑具有光譜響應范圍寬，光轉換效率高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點在可見光照射下具有分解有害化學物質(zhì)、有機生物質(zhì)和殺菌的作用。
【專利說明】一種可見光響應的含氯化合物光催化劑及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可見光響應的含氯化合物光催化劑及其制備方法，屬于無機光催化材料領域。

【背景技術】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于能源和生態(tài)環(huán)境越來越關注，解決能源短缺和環(huán)境污染問題是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量和保障國家安全的迫切需要。
[0003]從20世紀70年代末期，人們提出了利用光催化劑分解水中和大氣中的農(nóng)藥以及惡臭物質(zhì)等有機物，以及涂有光催化劑的固體表面的自我清潔等應用實例。光催化反應的原理是光催化劑在吸收了高于其帶隙能量的光子后，生成了空穴和電子，這些空穴和電子分別進行氧化反應和還原反應，達到分解有害化學物質(zhì)、有機生物質(zhì)和殺菌的目的。光催化劑有許多種，其中最有代表性的是二氧化鈦(T12)，已經(jīng)利用二氧化鈦對水中和大氣中的農(nóng)藥和惡臭物質(zhì)等有機物進行分解，然而二氧化鈦的帶隙是3.2eV,只有在比400nm短的紫外線的照射下才能顯現(xiàn)出活性，只能在室內(nèi)或者有紫外燈的地方工作，幾乎不能利用可見光，這大大的限制了二氧化鈦光催化劑的使用。
[0004]考慮到光催化劑在分解有害物質(zhì)中的實用性，利用太陽光作為光源是不可缺少的。照射向地表的太陽光中波長在500nm附近可見光的強度最大,波長為400nnT750nm的可見光區(qū)的能量大約是太陽光總能量的43%，所以為了高效的利用，鉍系光催化劑的開發(fā)和研究已經(jīng)取得了一系列重大的成果,三價鉍的復合物如BiV04、Bi2MoO6, Bi2Mo2O9, Bi2Mo3O12和Bi2WO4被報道在可見光下具有良好的吸收。一系列鈮(鉭)酸鹽光催化劑由于具有較高的光催化活性而被廣泛研究。例如，鈮酸鹽光催化劑Pb3Nb4013、BiNb04和Bi2MNbO7 (M=AUGa,In，Y，稀土元素和Fe)等和鈮鉀復合氧化物光催化劑如KNb03、KNb3O8, K4Nb6O17和K6Nbia6O3tl等都具有較好的光催化性能，但是在可見光范圍內(nèi)其本征光催化效應很弱或沒有活性。
[0005]雖然光催化研究已進行了若干年，但目前報道的具有可見光響應的光催化劑種類仍很有限，仍存在著光轉換效率低、穩(wěn)定性差和光譜響應范圍窄等問題，所以研究和開發(fā)新的具有可見光響應的高效光催化劑是非常必要。我們對組成為Na2TiMo05Cl2、Li2TiMoO5Cl2' K2TiMoO5Cl2, Na2TiffO5Cl2的化合物進行了光催化性能研究，結果發(fā)現(xiàn)Na2TiMoO5Cl2的帶隙是2.75eV,具有優(yōu)異的可見光響應的光催化性能，并且光催化活性長，穩(wěn)定性好；而Li2TiMoO5Cl2, K2TiMoO5Cl2樣品的帶隙寬度都大于3.2eV，只能在紫外線的照射下才能顯現(xiàn)出活性，Na2TiffO5Cl2具有一定的可見光催化活性，但是催化活性時間短，穩(wěn)定性差。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種具有可見光響應的光催化劑Na2TiMoO5Cl2及其制備方法。
[0008]本發(fā)明涉及的具有可見光響應的光催化劑的化學組成式為:Na2TiMoO5Cl2t5
[0009]上述可見光響應的光催化劑的制備方法具體步驟為:
(I)將純度為99.9%(重量百分比)以上的NaCUT12和MoO3的原始粉末按Na2TiMoO5Cl2的組成稱量配料。
[0010](2)將步驟(I)原料濕式球磨混合12小時，球磨介質(zhì)為無水乙醇，烘干后在80(T85(TC氮氣氣氛中鍛燒8小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機粉碎使顆粒平均直徑低于2 μ m，即得至Ij Na2TiMoO5Cl2粉末。
[0011]本發(fā)明得到的光催化劑的光譜響應范圍寬，光轉換效率高和穩(wěn)定性好，在可見光照射下具有分解有害化學物質(zhì)、有機生物質(zhì)和殺菌的作用；另外制備方法簡單、合成溫度低，成本低，適合工業(yè)生產(chǎn)與應用。

【具體實施方式】
[0012]下面將對本發(fā)明進行具體說明:
1、為了能夠有效利用光，本發(fā)明中的光催化劑的尺寸最好在微米級別，甚至是納米粒子，且比表面積較大。用固相合成法制備的氧化物粉末，其粒子較大而表面積較小，但是可以通過球磨機粉碎手段使粒子直徑變小。
[0013]2、本發(fā)明的光催化實驗以甲基橙作為模擬有機污染物，其濃度為20mg/L ;光催化劑Na2TiMoO5Cl2的加入量為lg/L ;光源使用300W的氙燈，反應槽使用硼硅酸玻璃制成的器皿，通過濾波器得到波長大于420nm的光，然后照射光催化劑；催化時間設定為120分鐘。
[0014]實施例1:
(I)將純度為99.9%(重量百分比)以上的NaCUT12和MoO3的原始粉末按Na2TiMoO5Cl2的組成稱量配料。
[0015](2)將步驟(I)原料濕式球磨混合12小時，球磨介質(zhì)為無水乙醇，烘干后在800°C氮氣氣氛中鍛燒8小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機粉碎使顆粒平均直徑低于2 μ m,即得至Ij Na2TiMoO5Cl2粉末。
[0016]所制備的光催化劑，在波長大于420nm的可見光照射下，120分鐘對甲基橙去除率達到97.7%。
[0017]實施例2:
(I)將純度為99.9%(重量百分比)以上的NaCUT12和MoO3的原始粉末按Na2TiMoO5Cl2的組成稱量配料。
[0018](2)將步驟(I)原料濕式球磨混合12小時，球磨介質(zhì)為無水乙醇，烘干后在830°C氮氣氣氛中鍛燒8小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機粉碎使顆粒平均直徑低于2 μ m,即得至Ij Na2TiMoO5Cl2粉末。
[0019]所制備的光催化劑，在波長大于420nm的可見光照射下，120分鐘對甲基橙去除率達到98.5%ο
[0020]實施例3:
I)將純度為99.9% (重量百分比)以上的NaCUT12和MoO3的原始粉末按Na2TiMoO5Cl2的組成稱量配料。
[0021](2)將步驟(I)原料濕式球磨混合12小時，球磨介質(zhì)為無水乙醇，烘干后在850°C氮氣氣氛中鍛燒8小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機粉碎使顆粒平均直徑低于2 μ m,即得至Ij Na2TiMoO5Cl2粉末。
[0022]所制備的光催化劑，在波長大于420nm的可見光照射下，120min對甲基橙去除率達到98.0%。
[0023]本發(fā)明決不限于以上實施例。各溫度的上下限、區(qū)間取值都能實現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實施例。
[0024]以上發(fā)明實施例所制的光催化劑粉末可負載于多種基體表面上?；w可以是玻璃、陶瓷、活性炭或石英砂等，光催化劑可以以薄膜的形式負載于基體表面。
【權利要求】
1.一種可見光響應的含氯化合物光催化劑，其特征在于所述光催化劑的化學組成式為Na2TiMo05Cl2 ； 所述光催化劑的制備方法具體步驟為: (1)將純度為99.9%(重量百分比)以上的NaCl、Ti02和Mo03的原始粉末按Na2TiMo05Cl2的組成稱量配料； (2)將步驟(1)原料濕式球磨混合12小時，球磨介質(zhì)為無水乙醇，烘干后在80(T85(TC氮氣氣氛中鍛燒8小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機粉碎使顆粒平均直徑低于2 μ m,即得到Na2TiMo05Cl2粉末。
【文檔編號】C02F1/30GK104368366SQ201410585938
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權日:2014年10月28日
【發(fā)明者】蘇聰學, 陳碩平, 覃杏柳 申請人:桂林理工大學