[发明专利]一种钙钛矿型空气净化光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，特别涉及一种钙钛矿型空气净化光催化剂的制备方法。

背景技术

进入2l世纪后，人们对于环保的意识越来越强，这种环保意识不仅体现在所处的自然环境方面，对自己生活的环境也是如此；目前，生活环境中例如装修的新房、采购的新车的异味以及越来越突出的环境污染，给人们的身体和生活带来了危害；尽量减少污染，创造一个绿色安全的生活环境成为人们追求的目标。

目前广泛使用的TiO₂ 光催化材料在常温常压下能高效地降解空气中的有机污染物，稳定性好，催化效率高，是一种较为理想的光催化剂；但是目前市场上纳米TiO₂产品主要是纳米TiO₂粉体分散体系，这些体系由于使用了各种高分子的有机分散稳定剂对其进行表面改性，大都稳定性较差且光催化性能大幅度下降。

更为重要的是，TiO₂的吸光频带窄，锐钛矿的带隙能Eg≈3.2Ev，只有在波长λ≤387.5nm的光子激发下，才能产生电子-空穴对（e^--h⁺），主要使用的是387. 5 nm以下的紫外光，这部分光辐射到地面仅占光辐射总量的4 %左右；因此目前均采用人工光源，能耗较高，如果能将光催化剂的光谱利用范围扩展到可见光，则可使设备投资和运行成本大大降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种钙钛矿型空气净化光催化剂的制备方法，将钙钛矿型物质引入锐钛矿二氧化钛纳米材料，使得光催化剂的能够用光谱从紫外光区扩展到可见光区，使其在可见光范围内能够产生光激发，产生电子-空穴对，提高了阳光的利用率，能够广泛应用于空气净化器光催化剂的工业生产中。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种钙钛矿型空气净化光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

在氢氧化钛乳液中按摩尔比氢氧化钛：硫酸为1:0.005-0.100加入稀硫酸溶液，搅拌均匀后在超声波中震荡10-60分钟，制得酸化乳液；稀硫酸溶液按体积比蒸馏水：硫酸为2-10:1配制；氢氧化钛乳液按如下步骤制备：将氨水加入Ti(SO₄)₂溶液中，生成白色无定形的絮状沉淀进行过滤、洗涤后打浆制得；

在搅拌状态下，在制得的酸化氢氧化钛乳液中加入钙钛矿型物质，氢氧化钛的质量与钙钛矿型物质的质量比为1:0.01-0.30，在超声波中震荡10-60分钟后，进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物在150-350℃煅烧保温2-10小时，制得钙钛矿型空气净化光催化剂；

钙钛矿型物质的分子式为AB_1-xC_xO₃，其中掺杂比x的取值为0至1，其制备方法包括以下步骤：

当x的取值为0时，以金属元素A、B的硝酸盐为原料前驱体溶解于水中，其中金属元素A、B的硝酸盐的摩尔比为M_A=M_B，得到混合盐溶液，首先在100-150℃下干燥6-10小时，随后在550-750℃下高温煅烧1-4小时后，得到钙钛矿型物质ABO₃；

当x的取值不为0时，以金属元素A、B、C的硝酸盐为原料前驱体溶解于水中，其中金属元素A、B、C的硝酸盐的摩尔比为M_A=M_B+M_C，得到混合盐溶液，首先在100-150℃下干燥6-10小时，随后在550-750℃下高温煅烧1-4小时后，得到钙钛矿型物质AB_1-xC_xO₃。

作为本发明的优选方法：

进一步的，前述的钙钛矿型空气净化光催化剂的制备方法：

元素A为碱土元素、稀土元素或过渡元素中的一种；

元素B为过渡元素中的一种；

元素C为过渡元素中的一种。

前述的钙钛矿型空气净化光催化剂的制备方法：

元素A为Sr、La、Nd、Gd、Ca、Cd、Pb中的一种；

元素B为Zr、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co中的一种；

元素C为Y、Ga、Cu中的一种。