[发明专利]镧化合物作为光催化剂的应用及镧化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其是涉及镧化合物作为光催化剂的应用及镧化合物的制备方法。

背景技术

21世纪人类可持续发展面临的两大挑战就是环境问题和能源问题。太阳能具有廉价、清洁、可再生等优点，因此，高效快捷地利用、转化和储存太阳能是人们努力的目标。半导体光催化技术正是以太阳能的化学转化与储存为核心，通过将太阳能转化为氢能的光解水技术将有望彻底解决化石能源枯竭和温室效应带来的危机，而光催化降解消除有毒污染物和自洁净表面技术，将便捷地为我们提供一个绿色环保的生活空间，因此光催化技术将成为应对挑战的重要手段之一。

在光催化过程中起着关键作用的是光催化材料，它在吸收光后能够使得反应物质发生化学变化，激发态的光催化剂能够循环多次地与反应物作用生成中间物质，并通过这种作用保证自身在反应前后不变。TiO₂作为一种重要的光催化剂，经过几十年广泛而深入的探索，在光催化基础理论探索和光催化环境净化应用中的研究得到迅速的发展。以TiO₂为载体的光催化技术成果应用与废水处理、空气净化、染料敏化太阳电池以及抗菌等多个领域。然而，TiO₂系光催化材料用于室内空气污染治理方面仍存在许多不足，例如，TiO₂的电子-空穴对的复合速率高，光量子效率较低；常用的TiO₂催化材料的制备工艺往往需要经过高温处理，能耗较大，不易实现工业化的应用；TiO₂光催化剂的比表面积较小，市售P25的比表面积只有45m/g左右，不利于光的吸收和对反应物的吸附，导致光催化活性较差，虽然减小催化剂粒径可以提高比表面积，但粒子过细将带来分离困难，而且当粒径<16nm时可能发生光散射现象，因此存在很大局限性。因此，寻找和制备新型光催化材料是光催化材料研究者所需要解决的重要任务。

为了更好的利用光催化技术实现对室内污染的治理，研究者开发了多种非TiO₂系光催化材料，其中含碳酸根的光催化剂具有优良的光催化能力以及新颖的性质而备受关注，如碳酸氧铋、碳酸银。纯碳酸氧铋的光催化活性不够理想；由于光腐蚀致使金属银的形成导致了碳酸银在可见光下非常不稳定，这也很大程度上制约了光催化剂在环境净化实际应用上的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供镧化合物作为光催化剂的应用及镧化合物的制备方法，所述镧化合物作为光催化剂具有较高的光催化活性。

本发明提供了镧化合物作为光催化剂的应用。

优选的，所述镧化合物为碳酸镧、氢氧化镧和碱式碳酸镧中的一种或多种。

优选的，所述镧化合物的形状为片状或梭状纳米棒。

优选的，所述梭状纳米棒的长度为1.5μm～2.3μm。

优选的，所述梭状纳米棒的直径为500nm±10nm。

本发明提供了一种作为光催化剂应用的镧化合物的制备方法，包括以下步骤：

将可溶性镧盐和CO₂在碱性条件下进行水浴反应，得到镧化合物。

优选的，所述将可溶性镧盐和CO₂在碱性条件下进行水浴反应具体为：

将可溶性镧盐与碱性化合物在水中混合，得到混合溶液；

向所述混合溶液中通入CO₂进行水浴反应。

优选的，所述可溶性镧盐为氯化镧、醋酸镧、硫酸镧和硝酸镧中的一种或几种。

优选的，所述通入CO₂的时间为≤600min；

所述CO₂的流量为0.01L/min～10L/min。

优选的，所述水浴反应的温度为0℃～200℃。

本发明提供了镧化合物作为光催化剂的应用。本申请人研究发现，镧化合物具有光催化性能，请求保护镧化合物作为光催化剂的应用。在本发明中，镧化合物作为光催化剂时，其结构利于光生电子和空穴的分离和传输，促进反应物和反应产物的扩散传递，具有较高的光催化活性，且在可见光下可稳定存在，可用于空气污染的净化、废水处理、太阳能转化制氢、杀菌或制药等领域，作为光催化剂使用。实验结果表明，本发明提供的镧系光催化剂在紫外光驱动下对NO的去除率达到20%～48%。