[发明专利]一种具有可见光活性的LaFeO3/TiO2复合纳米管及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有可见光活性的光催化剂及制备方法。

背景技术

近些年，半导体光催化氧化技术，作为高级氧化技术之一，正受到国内外学者的广泛研究，这种技术可以以太阳能作为能源来降解环境中的污染物，有效的利用太阳能，降低人们的能源利用。

半导体光催化氧化技术始于日本科学家Fujishima和Honda发现受光辐照的TiO₂单晶电极可以将H₂O分解，利用TiO₂半导体光催化剂将光能转化为电能和化学能就成为半导体光催化领域的研究热点。目前，TiO₂半导体光催化剂主要可以用于降解有机污染物、除臭、杀菌、自清洁等方面。然而，锐钛矿型TiO₂的禁带宽度为3.2eV，其激发波长为387.5nm，属于太阳光中的紫外光范围。而对于太阳能，其主要能量集中于400～600nm的可见光范围，这大大减少了TiO₂半导体光催化剂的效率，因此，如何实现TiO₂半导体光催化剂的可见光活性，高效利用太阳光中的可见光是TiO₂半导体光催化剂研究的重点内容之一。

发明内容本发明的目的在于提供一种可提高光催化剂的电荷分离率，进一步扩展TiO₂光谱效应的具有可见光活性的LaFeO₃/TiO₂复合纳米管及制备方法。

本发明的具有可见光活性的LaFeO₃/TiO₂复合纳米管，是TiO₂与LaFeO₃复合的纳米颗粒经水热反应和煅烧获得的产物。

本发明的LaFeO₃/TiO₂复合纳米管制备方法具体如下：

1、制备LaFeO₃

将摩尔比为1：1的Fe(NO₃)₃·9H₂O和La(NO₃)₃·6H₂O溶于乙二醇中，并且当Fe(NO₃)₃·9H₂O或La(NO₃)₃·6H₂O是1摩尔时，乙二醇为用量15mL。然后加入乙酸钠，当Fe(NO₃)₃·9H₂O或La(NO₃)₃·6H₂O是1摩尔时，乙酸钠为用量7.5mmol，室温搅拌至混匀。加热，于100-300℃温度反应6-24小时，最好于180℃反应12小时。自然冷却至室温，离心分离得沉淀，将沉淀用无水乙醇和去离子水分别超声洗涤，60℃下真空干燥6-12小时，得到LaFeO₃。

2、制备LaFeO₃/TiO₂复合纳米颗粒

将钛酸四丁酯与无水乙醇按质量比1:1-5混匀，得到溶液Ⅰ；将无水乙醇、65％-68％硝酸和水按体积比40：3：15混匀，得到溶液Ⅱ；将溶液Ⅰ与溶液Ⅱ按1:1-3的体积比混匀，得到TiO₂溶胶；将步骤1获得的LaFeO₃置于TiO₂溶胶中，两者的质量比为LaFeO₃：TiO₂溶胶＝1:1-30，超声0.5-3小时，静置12-36h，然后在60-120℃干燥12-36h，得到LaFeO₃/TiO₂复合纳米颗粒。

3、制备LaFeO₃/TiO₂复合纳米管

将步骤2获得的LaFeO₃/TiO₂复合纳米颗粒置于PH值为10-14的碱性溶液中，超声0.5-3小时后加热，于150-250℃水热反应12-60小时，最好于180℃反应48h，分离得到沉淀，将沉淀用稀硝酸(1M)和无水乙醇分别洗涤，之后于60-120℃干燥12-36h，最后再于300～800℃煅烧3-9小时，最好于500℃煅烧6h。

本发明与现有技术相比具有如下优点：