N-TiO2/BaAl2O4:Eu2+,Dy3+复合光催化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了属于催化剂范畴的一种复合光催化剂N-TiO2/BaAl2O4:Eu2+，Dy3+，该催化剂可用于气相有机污染物的催化转化。与纯TiO2相比，N-TiO2/BaAl2O4:Eu2+，Dy3+不仅催化活性大为提高，而且还具有了可见光响应能力。这是因在光照射下，BaAl2O4:Eu2+，Dy3+产生的部分光生空穴向N-TiO2的价带迁移，N-TiO2导带的光生电子则被BaAl2O4:Eu2+，Dy3+的晶格缺陷形成的陷阱能级所捕获，从而使N-TiO2的光生电子和光生空穴分离，复合率降低，催化活性得到提高；而在N-TiO2中，N2p轨道在TiO2的价带上方形成的局域态，使TiO2的禁带宽度变窄，吸收边红移，光谱响应范围拓展到了可见光区。

【技术实现步骤摘要】
,Dy³⁺复合光催化剂及制备方法和应用的制作方法
本专利技术属催化剂范畴，特别涉及一种复合光催化剂N-Ti02/BaAl204:Eu2+，Dy3+的制备及其在光催化方面的应用。
技术介绍
随着环境污染日益突出，空气质量问题愈来愈受到人们的关注。1990年美国《清洁空气法》修正案列举了 189种有毒有害气体，其中大部分是空气中挥发性有机污染物。过去几十年，人们曾把主要注意力放在外环境的空气污染及治理上，近十几年来，才意识到室内空气的卫生学意义。欧洲、北美、日本等国从二十世纪八十年代就开始了对室内环境质量的研究工作，而我国也于上世纪末陆续制定出一系列《室内空气质量标准》，以此做为评价室内空气污染水平的依据。有统计表明，在各类室内环境中检出的有机污染物种类多达200 余种，它们中有些是有毒的，有些能够诱发疾病、致癌或致畸。根据对我国部分建筑物室内空气的检测数据，新装修后污染严重的房间，甲醛的峰值浓度能达到0. 8 lmg/m3，超过国家标准限制值(0.08mg/m3)10倍以上。另外，室内的空调设备、家具、化纤织物等也散发出许多有毒有害物质，如各种烃类、醛、酮、苯、二甲苯等。恶劣的室内空气正在给人类的健康带来严重危害。大部分室内污染物是可氧化的，光催化法是去除污染物的有效方法。TiO2是目前使用最多的一类半导体光催化剂。沈杭燕、唐新硕在"TiO2粉末催化剂光催化降解室内空气中有机污染物”《杭洲大学学报(自然科学版)》1998，25(4)中研究了 TiO2对甲醛、乙醛、丙酮、邻二甲苯等室内有机污染物的催化降解性能。苏文悦、付贤智、魏可镁则在“溴代甲烷在 TiO2上的光催化降解研究”《高等学校化学学报》2001,22( 中考察了溶胶-凝胶法制备的TW2降解CH3Br的气相光催化行为，均获得有意义的结果。各种有机污染物之所以能被 TiO2光催化剂催化降解，是因TW2具有特殊的电子结构价带充满、导带全空和禁带较宽， 因而价带电子可被紫外光激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴。光生电子和光生空穴能迅速迁移到催化剂表面并且有很强的氧化还原能力，光生空穴可夺取吸附在催化剂表面的有机物的电子，使原本不吸收入射光的有机物活化氧化分解。然而，TiO2光催化剂的应用仍然受到两方面的限制一，由于TW2的带隙较宽，约为3. &V，仅能被波长小于389nm的紫外光所激发，因此拓宽TW2光催化剂的光谱响应范围，使其在可见光照射下仍然具有催化活性，就成了一项急需解决的重要课题；二，TiO2被光激发后，产生的光生电子和光生空穴的寿命很短，二者一旦复合，就失去了催化活性。因此，促进光生电子和空穴的分离，阻止其复合，延长其寿命，增强TW2光催化剂的催化活性，则是另外一项重要任务。目前，解决第一个问题的方法主要有(1)，向TW2中掺杂Cu2+、狗3+等金属离子； (2)，向TiA中掺杂N、S等非金属离子；(3)，TiO2表面敏化等。如李俊华、傅惠静、傅立新、 郝吉明在“金属离子掺杂的TiA薄膜的制备及其光催化降解甲苯的性能”《催化学报》2005， 26(6)中；刘守新、陈孝云、李晓辉在“N掺杂对TiO2形态结构及光催化活性的影响”《无机化学学报》2008，24( 中；张冬冬、莫越奇、宋琳、黄雄飞、仇荣亮在“芴与噻吩共聚物敏化半导体在可见光下催化降解罗丹明B”《过程工程学报》2008，8(1)中采用上述方法，均成功制备出了比纯TW2禁带宽度窄光谱响应范围宽的光催化剂。而解决第二个问题的方法则有⑴，TiA表面担载Au、Ag、Pt等贵金属；⑵，TiA 与其它半导体耦合；(3)，选择合适的载体担载TiO2等。如毛立群、冯彩霞、金振声、张治军、 党鸿辛在“Au/TiA的制备及其光催化氧化丙烯的研究”《感光科学与光化学》2005，23(1) 中；陈华军，尹国杰，吴春来在“纳米Bi203/TiA复合光催化剂的制备及性能研究”《环境工程学报》2008，2(11)中；李硕、王唯诚、钟俊波、龚茂初、陈耀强在专利技术专利“一种以发光材料为载体的负载型TW2光催化剂及制备方法和应用”申请号200510068963中采用上述方法，均使TiO2被紫外光激发后产生的光生电子和空穴有效分离，从而达到了阻止光生电子和空穴复合，提高光催化活性的目的。本专利技术是选择长余辉发光材料BaAl2O4:Eu2+，Dy3+与N掺杂TW2 (N-TiO2)耦合，制备出了 N-Ti02/BaAl204:Eu2+，Dy3+复合光催化剂。该催化剂的催化活性与纯TW2相比不仅大为提高，而且还具有了可见光响应能力。这是因发光材料BaAl204:Eu2+，Dy3+在受光激发发光过程中，也产生大量光生电子和光生空穴。当BaAl2O4:Eu2+，Dy3+与N-TiO2耦合并受光照射后，BaAl204:EU2+，Dy3+产生的部分光生空穴向N-TW2的价带迁移，N-TW2导带的光生电子则被BaAl2O4:Eu2+，Dy3+的晶格缺陷形成的陷阱能级所捕获，从而使N-TW2的光生电子和光生空穴分离，复合率降低，催化活性得到提高；而TW2掺N后，N2p轨道在TW2价带上方形成了局域态，使TiO2的禁带宽度变窄，吸收边红移，光谱响应范围拓宽，从而具有了可见光响应能力。因此，N-Ti02/BaAl204:Eu2+，Dy3+复合光催化剂中，由于N-TW2本身的光谱吸收特性及其与BaAl204:Eu2+，Dy3+之间耦合产生的协同效应，较好的解决了纯T^2存在的两方面的问题。
技术实现思路
1.本专利技术提供一种复合光催化剂N-Ti02/BaAl204:EU2+，Dy3+，其活性组分为N-TiO2, 另一组分为发光材料BaAl2O4 = Eu2+, Dy3+。2.上述复合光催化剂N-Ti02/BaAl204:Eu2+，Dy3+的制备方法为准确称取一定量 N-TiO2和BaAl2O4: Eu2+，Dy3+，混合均勻，球磨，焙烧，冷却至室温保存。3.上述复合光催化剂N-Ti02/BaAl204:Eu2+，Dy3+中，所占比例为2Wt% 6Wt%。4.上述复合光催化剂N-Ti02/BaAl204 Eu2+，Dy3+用于气相有机污染物的催化转化。本专利技术的优点为复合光催化剂N-Ti02/BaAl204:Eu2+，Dy3+较好的解决了纯TW2存在的两方面的问题不仅催化活性得到提高，而且将光谱响应范围拓展到了可见光区，因而具有良好的应用前景。具体实施例方式实施例一1.制备 20g 含 2. Offt % N-TiO2 的 N_Ti02/BaAl204:Eu2+，Dy3+ 复合光催化剂。其制4备方法为准确称取0.4g N-TiO2 (N-TiO2的制备参照文献“N掺杂1102光催化剂的制备与表征”《应用化工》王岳俊，唐建军，周康根.2007，36 (4)进行，S卩将钛酸四丁酯与无水乙醇按1 2混合形成A溶液；再将饱和尿素溶液与无水乙醇按1 2混合制成B溶液。 剧烈搅拌B液，以蠕动泵控制滴速，将A液缓慢滴入B液，A液与B液保持1 2的体积比。水解产物经干燥，研磨，650°C焙烧3小时，冷却至室温保存。)和19.6gBaAl204:Eu2+， Dy3+ (BaAl2O4:E本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种复合光催化剂Ｎ－ＴｉＯ２／ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋，Ｄｙ３＋，其特征在于：所述的复合光催化剂的活性组分为Ｎ－ＴｉＯ２，另一组分为发光材料ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋，Ｄｙ３＋。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李硕，陈耀强，王健礼，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：37