專利名稱：可見光響應(yīng)的復(fù)合氧化物光催化劑Ba₃Li₂Nb_2-xTa_xO₉及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可見光響應(yīng)的復(fù)合氧化物光催化劑Ba3Li2Nb2—xTax09及其制備方 法。
背景技術(shù)：
環(huán)境污染是世界各國十分關(guān)注的問題，已經(jīng)導(dǎo)致了人們生活的飲用水源、工業(yè)水 源質(zhì)量不斷下降，導(dǎo)致大氣污染不斷加劇，造成生態(tài)環(huán)境的不斷破壞，對人類的生存構(gòu)成嚴(yán) 重威脅。為了解決這些問題，人們通過各種方法控制和治理環(huán)境污染。 從20世紀(jì)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(jī)物，以及涂有光催化劑的固體表面的自我清潔等應(yīng)用實例。光催化反應(yīng)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(jìn)行氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，達(dá)到分解有害化學(xué)物質(zhì)、有機(jī)生物質(zhì)和殺菌的目的。目前， 使用的光催化劑主要為二氧化鈦，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(jī)物進(jìn)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。 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(qiáng)度最大，波長為400咖-750nm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太陽光譜，尋找具有可 見光響應(yīng)的光催化劑引起了人們的重視。目前報道的具有可見光響應(yīng)的光催化劑種類仍很 有限，所以研究和開發(fā)新的具有可見光響應(yīng)的高效光催化劑是非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有可見光響應(yīng)的復(fù)合氧化物光催化劑以及其制備方 法。 本發(fā)明提供的可見光響應(yīng)的復(fù)合氧化物光催化劑的化學(xué)組成通式為 Ba3Li2Nb2—xTaxOg，其中0《x《2。 上述可見光響應(yīng)的復(fù)合氧化物光催化劑Ba3Li2Nb2—xTax09的制備方法，具體步驟 為 1)將99. 9%分析純的化學(xué)原料BaC03、Li2C03、Nb205和Ta205，按Ba3Li2Nb2—xTax09化 學(xué)式稱量配料，其中0《x《2 ; 2)將配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨12h，混合 磨細(xì)，取出烘干，過200目篩； 3)將步驟(2)所得粉料在700-100(TC預(yù)燒，并保溫8-10h，自然冷卻至室溫，然 后通過球磨機(jī)等粉碎手段使粒子直徑變小，達(dá)到2 m左右，即可得到復(fù)合氧化物光催化劑Ba3Li2Nb2—xTax09粉末。 本發(fā)明制備方法簡單、成本低，制備的光催化劑具有優(yōu)良的催化性能，在可見光照 射下具有分解有害化學(xué)物質(zhì)、有機(jī)生物質(zhì)和殺菌的作用。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明進(jìn)行具體說明 1、為了得到本發(fā)明中所使用的復(fù)合氧化物，通過固相合成法制備粉末，即把作為 原料的各種氧化物或碳酸鹽按照目標(biāo)組成化學(xué)計量比進(jìn)行混合，再在常壓下于空氣氣氛中 合成。 2、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(jī)等粉碎手段使粒子直徑變小。 3、本發(fā)明的光催化實驗以甲基橙作為模擬有機(jī)污染物，其濃度為20mg/L ;復(fù)合氧 化物光催化劑Ba3Li2Nb2—xTax09的加入量為lg/L ;光源使用300W的氙燈，反應(yīng)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長波長的光，然后照射光催化劑；催化時 間設(shè)定為120min。
實施例1 : 1)將99. 9%分析純的化學(xué)原料BaC03、 Li2C03和Nb205，按Ba3Li2Nb209化學(xué)式稱量 配料。 2)將配好的化學(xué)原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨12h， 混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩。 3)將步驟(2)所得粉料在70(TC預(yù)燒，并保溫10h，自然冷卻至室溫，然后通過球磨 機(jī)粉碎使粒子直徑變小，達(dá)到2 ii m左右，即可得到復(fù)合氧化物光催化劑Ba3Li2Nb209粉末。
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(dá)到99%。
實施例2: 1)將99. 9%分析純的化學(xué)原料BaC03、 Li2C03、 Nb205和Ta205，按Ba3Li2Nb15Ta。509 化學(xué)式稱量配料。 2)將配好的化學(xué)原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨12h， 混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩。 3)將步驟(2)所得粉料在88(TC預(yù)燒，并保溫10h，自然冷卻至室溫，然后通過球 磨機(jī)粉碎使粒子直徑變小，達(dá)到2 m左右，即可得到復(fù)合氧化物光催化劑Ba^i^buTa^Og 粉末。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(dá)到98. 5% 。
實施例3 : 1)將99. 9%分析純的化學(xué)原料BaC03、Li2C03、Nb205和Ta205，按Ba3Li2NbTa09化學(xué) 式稱量配料。 2)將配好的化學(xué)原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨12h，
4混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩。 3)將步驟(2)所得粉料在93(TC預(yù)燒，并保溫9h，自然冷卻至室溫，然后通過球磨 機(jī)粉碎使粒子直徑變小，達(dá)到2 i！ m左右，即可得到復(fù)合氧化物光催化劑Ba3Li2NbTa09粉末。
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(dá)到98. 3% 。
實施例4: 1)將99. 9%分析純的化學(xué)原料BaC03、 Li2C03、 Nb205和Ta205，按Ba3Li2Nb。.5Ta1509 化學(xué)式稱量配料。 2)將配好的化學(xué)原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨12h， 混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩。 3)將步驟(2)所得粉料在95(TC預(yù)燒，并保溫8h，自然冷卻至室溫，然后通過球磨 機(jī)粉碎使粒子直徑變小，達(dá)到2 y m左右，即可得到復(fù)合氧化物光催化劑8&31^2吣。.51^.509粉 末。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(dá)到97. 6%。
實施例5 : 1)將99. 9%分析純的化學(xué)原料BaC03、 Li2C03和Ta205，按Ba3Li2Ta209化學(xué)式稱量 配料。 2)將配好的化學(xué)原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨12h， 混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩。 3)將步驟(2)所得粉料在IOO(TC預(yù)燒，并保溫8h，自然冷卻至室溫，然后通過球磨 機(jī)粉碎使粒子直徑變小，達(dá)到2 m左右，即可得到復(fù)合氧化物光催化劑Ba3Li2Ta209粉末。
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(dá)到96. 8%。 本發(fā)明決不限于以上實施例。具有與Nb，Ta相似結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的元素，如Mo，V， Sb等，也可以做出與本發(fā)明類似晶體結(jié)構(gòu)與性能的光催化劑。各原料的上下限、區(qū)間取值， 以及工藝參數(shù)(如溫度、時間、pH值等)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。 以上發(fā)明實施例所制的光催化劑粉末可負(fù)載于多種基體表面上?；w可以是玻 璃、陶瓷、活性炭、石英砂等，光催化劑可以以薄膜的形式負(fù)載于基體表面。
權(quán)利要求
一種可見光響應(yīng)的復(fù)合氧化物光催化劑，其特征在于復(fù)合氧化物光催化劑的化學(xué)組成通式為Ba3Li2Nb2-xTaxO9，其中0≤x≤2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合氧化物光催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟為1) 將99. 9%分析純的化學(xué)原料BaC03、Li2C03、Nb205和Ta205，按Ba3Li2Nb2—xTax09化學(xué)式 稱量配料，其中0《x《2 ;2) 將配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨12h，混合磨細(xì)， 取出烘干，過200目篩；3) 將步驟(2)所得粉料在700-100(TC預(yù)燒，并保溫8-10h，自然冷卻至室溫，然后粉碎 使粒子直徑變小，達(dá)到2 m左右，即可得到復(fù)合氧化物光催化劑Ba3Li2Nb2—xTax09粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可見光響應(yīng)的復(fù)合氧化物光催化劑。復(fù)合氧化物光催化劑的化學(xué)組成通式為Ba3Li2Nb2-xTaxO9，其中0≤x≤2。1)將99.9％分析純的化學(xué)原料BaCO3、Li2CO3、Nb2O5和Ta2O5，按Ba3Li2Nb2-xTaxO9化學(xué)式稱量配料，其中0≤x≤2；2)將配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨12h，混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩；3)將步驟(2)所得粉料在700-1000℃預(yù)燒，并保溫8-10h，自然冷卻至室溫，然后粉碎使粒子直徑變小，達(dá)到2μm左右。本發(fā)明制備的方法簡單、成本較低，且所制備的光催化劑具有優(yōu)良的催化性能，在可見光照射下具有分解有害化學(xué)物質(zhì)的作用，且穩(wěn)定性好。
文檔編號B01J23/20GK101773823SQ20101004560
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月2日
發(fā)明者吳枚霞, 方亮, 李純純, 胡長征 申請人:桂林理工大學(xué)