[发明专利]一种钛酸硅酸铯光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钛酸硅酸铯光催化剂及其制备方法和应用，该钛酸硅酸铯光催化剂化学式为CsSi₂TiO_6.5，其形貌为不规则颗粒状或者球形颗粒状，并且可以采用高温固相法、溶胶‑凝胶法制备，生产成本低，设备要求简单，制备的钛酸硅酸铯光催化剂分散性好、颗粒度均匀、化学稳定性好、具有很强的光吸收，在紫外光的照射下具有分解有害化学物质的作用，且重复稳定性好，具有潜在的良好应用前景。

技术领域

本发明涉及一种可以实现紫外光光催化材料、制备方法及应用，尤其涉及一种钛酸硅酸铯光催化剂及其制备方法和应用，属于无机光催化材料领域。

背景技术

目前，随着人类社会的发展，科技经济的日益发达，人类享受了舒适的生活，却品尝着生存环境不断恶化的苦果，生态环境的恶化越来越制约着未来社会的可持续发展。在各种环境污染中，最普遍、最主要和影响最大的是化学污染。因而，有效地控制和治理各种化学污染物对构成人类生存最基本的水资源、土壤和大气环境的破坏是环境综合治理中的重点，开发能把各种化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。由于效率低，污染物不能彻底无害化，易产生二次污染；仅能处理特定的污染物；或能耗高，不适合大规模推广等方面弊端的存在，因而，开发高效、低能耗、适用范围广和有深度氧化能力的化学污染物清除技术一直是环保技术追求的目标。光催化技术就是从20世纪70年代逐步发展起来的一门新兴环保技术。

1972年Fujishima和Honda发现在受辐照的TiO₂上可以持续发生水的氧化还原反应，从此开始了对半导体光催化剂的大量研究。光催化反应是由半导体粒子吸收光子产生电子-空穴引发的。当无机半导体受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁至空的导带，在价带形成了光生空穴，在导带形成了光生电子，电子具有还原性，空穴具有氧化性，并将有机污染物最终分解为CO₂和H₂O等无害物质。

在许多半导体金属氧化物中，TiO₂是研究的最多的，但是其禁带宽度为3.2电子伏特，对应的光波吸收波长为387.5纳米，光吸收仅限于紫外区，TiO₂经光照射后产生的光生电子与空穴容易重新复合，或者被亚稳态表面所俘获失去活性。因此可以通过研究新型无机光催化剂来改善光催化效果。

现有技术中，专利CN103170323A报道了钛酸盐光催化剂A₂TiO₄及其制备方法，同时专利CN103599772A报道了一种钛酸盐纳米管复合型光催化剂及其制备方法和应用，得到一维管状结构的CdS/钛酸盐纳米管复合光催化剂。在这些关于钛酸盐光催化剂的报道基础上，我们研究了一种新型的钛酸硅酸铯光催化剂CsSi₂TiO_6.5，该化合物具有优异的紫外光响应光催化性能，目前为止其制备方法及应用均未见报道。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本发明提供一种制备工艺简单，生产成本低，同时可以实现紫外光光催化的钛酸硅酸铯光催化剂及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明提供一种钛酸硅酸铯光催化剂，化学式为CsSi₂TiO_6.5，其形貌为不规则颗粒状或者球形颗粒状。

本发明又提供一种上述钛酸硅酸铯光催化剂的制备方法，采用高温固相法，包括如下具体步骤：

（1）按化学式CsSi₂TiO_6.5中各元素的化学计量比，分别称取含有铯离子Cs⁺的化合物、含有硅离子Si⁴⁺的化合物、含有钛离子Ti⁴⁺的化合物，研磨并混合均匀；

（2）将步骤（1）所得物在空气气氛下预煅烧1～2次，煅烧温度为200～600℃，煅烧时间为2～10小时；