專利名稱：可見光響應(yīng)的含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可見光響應(yīng)的含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑及制備方法，屬于無機(jī)光催化材料領(lǐng)域。
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、エ業(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(duì)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(shí)例。目前，使用的光 催化劑主要為ニ氧化鈦，已經(jīng)利用ニ氧化鈦對(duì)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，然而ニ氧化鈦的帶隙是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，這大大的限制了ニ氧化鈦光催化劑的使用?？紤]到光催化劑在分解有害物質(zhì)中的實(shí)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400nm-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(bào)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)明的目的是提供ー種具有可見光響應(yīng)的含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑以及其制備方法。本發(fā)明提供的ー種具有可見光響應(yīng)的含鐵鴿青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑的化學(xué)組成式為=Ba5KFea JNbxTa1Ja5O3tl,其中 O 彡 x 彡 I。上述可見光響應(yīng)的含鐵鴿青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑的制備方法按以下步驟進(jìn)行I)將 99. 9 % 分析純的化學(xué)原料 BaC03、K2CO3 > Fe203、Nb2O5 和 Ta2O5,按Ba5KFea5(NbxTah)I5O3ci 化學(xué)式稱量配料，其中 O ^ I ；2)將步驟(I)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水こ醇，球磨2-8小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩；3)將步驟(2)所得粉料在1250-1350°c預(yù)燒，并保溫6_8小時(shí)，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 μ m,即可得到含鐵鴿青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑 Ba5KFea5(NbxTahk5O3tl(O 彡 x 彡 I)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(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明I、為了得到本發(fā)明中所使用的復(fù)合氧化物，首先使用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(jì)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(jí)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(shí)驗(yàn)以甲基橙作為模擬有機(jī)污染物，其濃度為20mg/L ;含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑的加入量為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(shí)間設(shè)定為 120min。 實(shí)施例I :I)將 99. 9%分析純的化學(xué)原料 BaC03、K2CO3> Fe2O3 和 Ta2O5,按 Ba5KFetl.5Ta9.5030 化學(xué)式稱量配料。2)將步驟(I)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こ醇，球磨2小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩。3)將步驟(2)所得粉料在1350°C預(yù)燒，并保溫8小吋，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 μ m,即可得到含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑Ba5KFetl.5Ta9 503(l 粉末。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(duì)甲基橙去除率達(dá)到99%。實(shí)施例2:I)將 99. 9 % 分析純的化學(xué)原料 BaC03、K2CO3 > Fe203、Nb2O5 和 Ta2O5,按Ba5KFe0.5Nb4.75Ta4.75 030 化學(xué)式稱量配料。2)將步驟(I)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こ醇，球磨4小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩。3)將步驟⑵所得粉料在1300°C預(yù)燒，并保溫7小吋，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 μ m,即可得到含鐵鴿青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑Ba5KFe0.5Nb4.75Ta4.75 030 粉末。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(duì)甲基橙去除率達(dá)到99. 4% ο實(shí)施例3 I)將 99. 9%分析純的化學(xué)原料 BaC03、K2CO3> Fe2O3 和 Nb2O5,按 Ba5KFetl.5Nb9.503?；瘜W(xué)式稱量配料。2)將步驟(I)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こ醇，球磨8小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩。3)將步驟(2)所得粉料在1250°C預(yù)燒，并保溫6小吋，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 μ m,即可得到含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑Ba5KFetl.5Nb9.503Q 粉末。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(duì)甲基橙去除率達(dá)到99. 2%0本發(fā)明決不限于以上實(shí)施例。具有與Ba等相似結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的元素如Sr，Ca，Pb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。各エ藝參數(shù)(如溫度、時(shí)間等)的上下限、區(qū)間取值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。以上發(fā)明實(shí)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
1.一種含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物作為可見光響應(yīng)的光催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物的化學(xué)組成式為=Ba5KFea5(NbxTa1Ja5O3tl，其中O く x彡I ; 所述含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物的制備方法步驟為 1)將99. 9 % 分析純的化學(xué)原料 BaC03、K2CO3 > Fe203、Nb2O5 和 Ta2O5,按Ba5KFea5(NbxTah)I5O3ci 化學(xué)式稱量配料，其中 O ^ I ； 2)將步驟(I)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水こ醇，球磨2-8小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩； 3)將步驟⑵所得粉料在1250-1350°C預(yù)燒，并保溫6_8小時(shí)，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機(jī)粉碎手段使粒子直徑變小，達(dá)到2 μ m,即可得到含鐵鴿青銅結(jié)構(gòu)氧化物Ba5KFe0.5 (NbxTa1J 9.5030 粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可見光響應(yīng)的含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑及制備方法。含鐵鎢青銅結(jié)構(gòu)氧化物光催化劑的化學(xué)組成式為Ba5KFe0.5(NbxTa1-x)9.5O30(0≤x≤1)。1)將99.9％分析純的化學(xué)原料BaCO3、K2CO3、Fe2O3、Nb2O5和Ta2O5，1)按Ba5KFe0.5(NbxTa1-x)9.5O30化學(xué)式稱量配料，其中0≤x≤1；2)將步驟(1)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2-8小時(shí)，混合磨細(xì)，取出烘干，過200目篩；3)將步驟(2)所得粉料在1250-1350℃預(yù)燒，并保溫6-8小時(shí)，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2μm。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。
文檔編號(hào)B01J23/847GK102671668SQ20121013756
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者方亮, 蘇聰學(xué), 韋珍海 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)