[发明专利]可见光响应的复合氧化物光催化剂Li9Ti5Nb5-xTaxO27及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可见光响应的复合氧化物光催化剂Li₉Ti₅Nb_5-xTa_xO₂₇及其制 备方法，属于无机光催化材料领域。

背景技术

环境污染是世界各国十分关注的问题，已经导致了人们生活的饮用水源、 工业水源质量不断下降，导致大气污染不断加剧，造成生态环境的不断破坏， 对人类的生存构成严重威胁。为了解决这些问题，人们通过各种方法控制和治 理环境污染。

从20世纪70年代末期，人们提出了利用光催化技术分解水中和大气中的 农药以及恶臭物质等有机物。光催化反应的原理是光催化剂在吸收了高于其带 隙能量的光子后，生成了空穴和电子，这些空穴和电子分别进行氧化反应和还 原反应，达到分解有害化学物质、有机生物质和杀菌的目的。光催化技术降解 环境污染物有望充分利用太阳能，而且这种方法具有能耗低，反应条件温和， 操作方便，可减少二次污染等突出优点，日益受到重视，具有广阔的应用前景。

近些年来，光催化剂的开发和利用已经成为环境和能演领域的研究热点之 一。其中，TiO₂因其的高效、廉价、无毒、化学稳定性和光稳定性好等特性而 被广泛研究，已经利用二氧化钛对水中和大气中的农药和恶臭物质等有机物进 行分解。然而二氧化钛的带隙为3.2eV，对应的激发波长为387nm，只能吸收波长 ≤400nm的紫外线。射入地表的太阳光，以可见光区所占的能量比例最大～43％， 而紫外光所占太阳光能量则不足5％，这大大限制了TiO₂的应用。

为了在光催化反应中更有效的利用可见光，提高降解效率，国内外的科研 工作者进行了大量研究，开发出一系列新型可见光响应的光催化剂。其中，铋 系复合氧化物光催化剂如BiVO₄和Bi₂WO₆，在可见光下具有良好的催化活性；钙 钛矿型或层状钙钛矿型氧化物具有较高的光催化活性，层状钙钛矿型氧化物 K₄NbO₁₇，A₄Ta_xNb_6-xO₁₇(A＝K，Rb)等光量子效率可达5-10％，NiO作共催化剂的 钙钛矿型氧化物光催化剂NaTaO3光量子效率达28％，K₂La₂TiO₁₀甚至可达30 ％。目前报道的具有可见光响应的光催化剂种类仍很有限，所以研究和开发新 的具有可见光响应的高效光催化剂是非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有可见光响应的复合氧化物光催化剂 Li₉Ti₅Nb_5-xTa_xO₂₇以及其制备方法。

本发明提供的一种具有可见光响应的复合氧化物光催化剂，其特征在于所述 复合氧化物光催化剂的化学组成式为：Li₉Ti₅Nb_5-xTa_xO₂₇，其中0≤x≤5。

上述可见光响应的复合氧化物光催化剂的制备方法，按以下步骤进行：

1)将99.9％分析纯的化学原料Li₂CO₃、TiO₂、Nb₂O₅和Ta₂O₅，按 Li₉Ti₅Nb_5-xTa_xO₂₇化学式称量配料；

2)将配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨12h， 混合磨细，取出烘干，过200目筛；

3)将步骤(2)所得粉料在900～1050℃预烧，并保温8-10h，自然冷却至室 温，然后通过球磨机等粉碎手段使粒子直径变小，达到2μm，即可得到复合氧 化物光催化剂Li₉Ti₅Nb_5-xTa_xO₂₇粉末。