一种复合型可见光光催化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合型可见光光催化材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括：按照预定摩尔比将硝酸镧、硝酸镍和硝酸铁溶解于溶剂，获得第一溶液；向第一溶液中加入络合剂，搅拌后调节pH至5～8，获得含LaNi1‑

【技术实现步骤摘要】
一种复合型可见光光催化材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光催化
，具体来讲，涉及一种复合型可见光光催化材料、一种复合型可见光光催化材料的制备方法、以及一种复合型可见光光催化材料的应用。

技术介绍

[0002]光催化技术是一种新兴、节能、高效的现代绿色环保技术，具有反应条件温和、降解以及矿化污染物完全、操作简单等优点，通过光催化剂的作用，利用光辐射将污染物分解为无毒或毒性较低的物质，缓解环境压力。钙钛矿型光催化材料具有优良的电磁性，高催化性，带隙较窄，可在一定程度上吸收可见光等特点，被应用于水体净化处理领域，是光催化领域较为理想的半导体催化剂。但纯钙钛矿型氧化物纳米颗粒存在粒径小易团聚、不易回收以及光生电子空穴易复合等缺点，严重限制了其光催化降解效率。因此，如何进一步提高钙钛矿型氧化物光催化剂的催化活性和拓展其在可见光区域的光谱响应范围是制约钙钛矿型氧化物光催化材料实用的关键问题。
[0003]为了解决上述问题，必须对钙钛矿型氧化物进行分散改性处理。然而，现有研究仅考虑了改进钙钛矿型氧化物的某项单一性能，或仅解决了光相应范围窄的问题，或仅解决了光生电子空穴易复合的问题，或仅解决了粒径小易团聚的问题，尚未发现一种同时全面提高光催化剂性能，解决上述主要缺陷的光催化剂的制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种既能克服现有钙钛矿型氧化物易团聚、不易回收以及光生电子空穴易复合等问题，又能提高光催化性能和使用效能，并降低成本的复合型可见光光催化材料及其制备方法和应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种复合型可见光光催化材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0006]按照预定摩尔比将硝酸镧、硝酸镍和硝酸铁溶解于溶剂，获得第一溶液；
[0007]向第一溶液中加入络合剂，搅拌后调节pH至5～8，获得含LaNi1‑
x
Fe
x
O3前驱体的第二溶液，其中，0.01≤x≤0.09；
[0008]向第二溶液中加入云母，超声分散，获得悬浊液；
[0009]加热悬浊液至60～80℃，恒温搅拌反应2.5～4.5h后，获得湿凝胶；
[0010]干燥湿凝胶，经煅烧处理后获得所述复合型可见光光催化材料。
[0011]在本专利技术的复合型可见光光催化材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述硝酸镧、硝酸镍和硝酸铁的预定摩尔比可为1：(0.91～0.99)：(0.01～0.09)。
[0012]在本专利技术的复合型可见光光催化材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述溶剂可为水或者水与酒精的混合溶液，其中，水与酒精的体积比为1：(1～3)。
[0013]在本专利技术的复合型可见光光催化材料的制备方法的一个示例性实施例中，在第一
溶液中，溶剂质量与溶质体积的液固质量之比可为(7～12)：1。
[0014]在本专利技术的复合型可见光光催化材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述络合剂可为柠檬酸、草酸、乙醇胺和乙二胺四乙酸中的一种，所述云母可包括白云母、绢云母、微晶白云母以及金云母中的至少一种，且表面为硅氧四面体层，片径为18～22μm。
[0015]在本专利技术的复合型可见光光催化材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述络合剂与所述第一溶液中的金属离子的摩尔比可为(1.5～2)：1，所述云母与所述LaNi1‑
x
Fe
x
O3的质量比可为(0.3～1.2)：1。
[0016]在本专利技术的复合型可见光光催化材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述超声分散的时间可为10～20min。
[0017]在本专利技术的复合型可见光光催化材料的制备方法的一个示例性实施例中，所述干燥湿凝胶可包括：将湿凝胶置于冷冻干燥装置中，冷冻干燥时间为48～72h；所述煅烧处理可包括：将干凝胶置于空气气氛的高温设备中，以4～6℃/min升温速率升温至550～650℃后，保温3～4h。
[0018]本专利技术另一方面提供了一种复合型可见光光催化材料，所述光催化材料采用如上所述的复合型可见光光催化材料的制备方法制备获得，光催化材料为表面覆盖有LaNi1‑
x
Fe
x
O3纳米膜的云母片，且光吸收边缘为可见光。
[0019]本专利技术再一方面提供了一种如上所述的复合型可见光光催化材料在公共环境中抗菌、杀菌或降解有机废物中的应用。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括以下内容中的至少一项：
[0021](1)本专利技术通过将LaNi1‑
x
Fe
x
O3纳米粒子均匀分散在云母纳米片表面，获得了云母负载LaNi1‑
x
Fe
x
O3纳米粒子膜的复合可见光光催化材料，与LaNi1‑
x
Fe
x
O3纳米粒子单独存在制备的光催化材料相比，本专利技术中光催化材料中的钙钛矿型氧化物团聚小、分散性好、具有更好的光催化性能；
[0022](2)本专利技术的复合型可见光光催化材料，由于云母的负载，不仅解决了LaNi1‑
x
Fe
x
O3纳米粒子易团聚的问题，而且解决了催化材料使用后难回收的问题；
[0023](3)本专利技术通过掺杂LaNi1‑
x
Fe
x
O3(x为0.01～0.09)与云母复合，形成了多种类型的化学键(例如，Si
‑
O
‑
Ni、Si
‑
O
‑
Fe、Si
‑
O
‑
La化学键是LaNi1‑
x
Fe
x
O3与云母复合形成的，La
‑
O、Fe
‑
O、Ni
‑
O是在LaNi1‑
x
Fe
x
O3结构中形成的)，有效解决了光生电子空穴易复合的问题；
[0024](4)本专利技术的复合型可见光光催化材料是可见光响应的光催化材料，对于利用太阳光进行光催化降解、光催化抗菌等行业的发展有重要意义，如公共环境中的抗菌、杀菌(例如，新型冠状病毒)和有机废物降解等，应用前景广阔并具有显著的经济社会效益。
附图说明
[0025]通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
[0026]图1示出了本专利技术的复合型可见光光催化材料的示例1中的白云母、LaNi1‑
x
Fe
x
O3、以及白云母负载LaNi1‑
x
Fe
x
O3(x＝0.05)的复合型可见光光催化材料的XRD图。
[0027]图2示出了本专利技术的复合型可见光光催化材料的示例5中的白云母放大3千本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合型可见光光催化材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：按照预定摩尔比将硝酸镧、硝酸镍和硝酸铁溶解于溶剂，获得第一溶液；向第一溶液中加入络合剂，搅拌后调节pH至5～8，获得含LaNi1‑
x
Fe
x
O3前驱体的第二溶液，其中，0.01≤x≤0.09；向第二溶液中加入云母，超声分散，获得悬浊液；加热悬浊液至60～80℃，恒温搅拌反应2.5～4.5h后，获得湿凝胶；干燥湿凝胶，经煅烧处理后获得所述复合型可见光光催化材料。2.根据权利要求1所述的复合型可见光光催化材料的制备方法，其特征在于，所述硝酸镧、硝酸镍和硝酸铁的预定摩尔比为1：(0.91～0.99)：(0.01～0.09)。3.根据权利要求1所述的复合型可见光光催化材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水或者水与酒精的混合溶液，其中，水与酒精的体积比为1：(1～3)。4.根据权利要求1所述的复合型可见光光催化材料的制备方法，其特征在于，在第一溶液中，溶剂质量与溶质体积的液固质量之比为(7～12)：1。5.根据权利要求1所述的复合型可见光光催化材料的制备方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸、草酸、乙醇胺和乙二胺四乙酸中的一种，所述云母包括白云母、绢云母、微...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙红娟，曾鹂，彭同江，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：