[发明专利]EuFeO3纳米光催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂制备技术领域，更具体地说，涉及一种EuFeO₃纳米光催化剂制备方法。

背景技术

近年来，水环境问题已经成为制约人类生存和发展的主要问题之一。当前，利用半导体光催化技术降解水中有机污染物是处理水环境污染的重要手段之一，其原理是：当采用能量大于半导体光催化剂禁带宽度的光照射其表面时，催化剂价带上的电子获取光子的能量跃迁至导带，形成光生电子，价带上则相应地形成光生空穴；空穴可以与半导体表面吸附的水分子或者OH^-发生氧化反应，生成羟基自由基，电子则可以与半导体表面吸附的氧分子发生还原反应，生成羟基自由基、超氧离子自由基以及HO₂自由基；这些自由基都具有极强的氧化性，能够将各种有机染料(即有机污染物)直接氧化成水、CO₂等无机小分子，从而减少其对环境的危害。

目前，光催化剂的研究主要集中在TiO₂。由于TiO₂的禁带宽度为3.2eV，其光谱响应范围在紫外区域，因此，采用TiO₂作为光催化剂时，对太阳光中的可见光部分利用率很低。此外，具有高活性的TiO₂光催化剂都是纳米级的粉末物，而粉末状的光催化剂在水溶液中很容易团聚且使用后无法进行回收，进而增加了使用成本。因此，开发具有可见光响应且易于回收的光催化剂，将是光催化技术进一步走向实用化的必然趋势。

经研究发现，稀土正铁氧体(REFeO₃，RE：稀土元素)的禁带宽度在可见光范围内，因此，这类材料在可见光催化领域具有一定的应用前景。目前，已有研究人员在柠檬酸体系中利用溶胶凝胶法制备了LaFeO₃纳米颗粒，发现在可见光照射下，这些纳米颗粒可以有效地降解有机物罗丹明B；另有研究人员利用微波辅助法制备了SmFeO₃、EuFeO₃以及GdFeO₃纳米粉体，并对有机物亚甲基蓝水溶液进行光催化实验，发现这三种纳米粉体都具有较好的可见光催化活性。除此之外，当稀土正铁氧体材料的尺度下降至纳米时，两种反铁磁耦合的Fe³⁺子晶格将形成倾斜反铁磁结构，从而使得稀土正铁氧体呈现弱铁磁性，这也就意味着通过外加磁场可以将水溶液中的稀土正铁氧体粉末进行回收。因此，稀土正铁氧体是一种具有可见光响应且能磁力回收的光催化剂，对其的研究将能有效地治理水环境污染。

通常，稀土正铁氧体粉体材料的制备方法主要包括：固相烧结法、微波法和溶胶凝胶法。但是，这三种方法也各有缺点，具体如下：

采用固相烧结法来制备稀土正铁氧体粉体时，需要将金属氧化物按一定的比例充分混合并研磨，之后在1200～1400℃下进行高温煅烧，最终获得产物。通过这种方法得到的催化剂粒径较大、比表面积较小，光催化活性较低。

微波法是指在微波条件下，使被加热物质短时间内迅速升温，从而得到所需的产物。但微波的选择性加热使得微波环境对不同介质有不同的作用，如含水量较高的部位吸收微波多于含水量较低的部位，因此，制备出的样品光催化性质有可能出现不均匀的情况。

溶胶凝胶法是指以金属醇盐及其化合物为原料，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解等化学反应，使溶液变成凝胶，再经过干燥、热处理等过程得到产物。这种方法具有化学均匀性好，可使原料组分达到分子乃至原子水平的混合，并且利用此方法得到的胶粒间化学成分完全一致，纯度高。但是，采用此方法制备稀土正铁氧体粉体材料时，如果不加入合适的螯合剂，金属醇盐在液相中就无法均匀混合，将会导致最终产物的团聚。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种EuFeO₃纳米光催化剂制备方法，该方法选用合适的螯合剂，进而使金属醇盐在液相中形成均匀的混合溶液，避免了最终产物的团聚。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种EuFeO₃纳米光催化剂制备方法，该方法包括：

使铕盐和铁盐分别在有机溶剂中溶解，形成含铕盐的有机溶液和含铁盐的有机溶液；

将所述含铕盐的有机溶液和含铁盐的有机溶液充分混合，形成含铕盐和铁盐的混合有机溶液；

向所述含铕盐和铁盐的混合有机溶液中加入酒石酸，形成EuFeO₃溶胶；

将所述EuFeO₃溶胶进行蒸干，得到EuFeO₃干凝胶；