[发明专利]掺钆钛酸铋可见光光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了掺钆钛酸铋可见光光催化剂，掺钆钛酸铋中铋原子与钆原子摩尔比为39:1～9:1；所述掺钆钛酸铋的表面负载有金属铂颗粒。本发明还公开了掺钆钛酸铋可见光光催化剂制备方法，以硝酸铋、硝酸钆和钛酸四丁酯为原料，以冰乙酸、乙二醇甲醚和乙酰丙酮为溶剂，利用溶胶凝胶‑水热法合成钆掺杂钛酸铋载体，然后通过氯铂酸水溶液浸渍法使得掺钆钛酸铋表面吸附氯铂酸，最后高温焙烧在掺钆钛酸铋表面负载铂颗粒。本发明提高了可见光光催化剂的催化性能，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及光催化剂，特别涉及掺钆钛酸铋可见光光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着现代工农业的发展，水环境污染越来越严重，水体中大量有机污染物严重威胁着人类自身乃至动植物的健康生长。2015年，中国废水排放总量达到536.8亿吨，其中工业废水排放量240.2亿吨，占排放总量的44.7％。废水排放居于前四位的行业依次为造纸、化工、电力和纺织。据世界卫生组织报道，自来水中含有害物已达到756种，其中20种确认为致癌物，24种为可疑致癌物，18种为促癌物，47种为突变物，而且一些有机物采用传统工艺是无法有效去除的。治理水污染迫在眉睫。光催化技术是一种高级氧化技术(AOPs)，近年来在有机废水特别是在高浓度、难降解废水的治理中受到广泛的关注。其主要原理是光激发下发生电子跃迁，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。利用光生电子-空穴对的还原和氧化性能，可将有机污染物氧化分解为CO₂,H₂O和无机离子。该技术对降解的污染物没有选择性且不产生二次污染。

Bi和Ti都因廉价无毒被称为“绿色金属”，Bi₂O₃和TiO₂复合可形成具有多种晶相结构的复合氧化物，该发明的材料就是其中一种：钙钛矿型钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂)。该类催化剂还具有催化效率高，光化学性质稳定，氧化能力强和无二次污染等特点。尽管该类材料具有很多优点，而且近年来它在光催化领域的研究也取得了很大的进展，但该类材料在多相光催化领域的应用也存在很多不容忽视的局限性。所以需要一些方法来改进该类材料的催化性能。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种掺钆钛酸铋可见光光催化剂，提高钛酸铋对太阳光的利用率，即提高其催化效率。

本发明的另一目的在于提供上述掺钆钛酸铋可见光光催化剂的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

掺钆钛酸铋可见光光催化剂，掺钆钛酸铋中铋原子与钆原子摩尔比为39:1～9:1。

所述掺钆钛酸铋的表面负载有金属铂颗粒。

所述金属铂颗粒的负载量为0.1％～8％。

所述的掺钆钛酸铋可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按化学计量比量取硝酸铋、硝酸钆、钛酸四丁酯；

(2)将硝酸铋、硝酸钆溶解在冰乙酸中，持续搅拌至充分溶解，配置成溶液A；

(3)将钛酸四丁酯的溶解在乙二醇甲醚与乙酰丙酮的混合溶液中，持续搅拌至充分溶解，配制成溶液B；

(4)将溶液A和溶液B混合，在50℃～80℃持续搅拌1h～2h得到溶胶，烘干后得到干凝胶；

(5)将干凝胶转移到水热釜，加入NaOH溶液，填充度为70～80％；在温度为120℃～180℃进行水热反应，反应时间为8h～24h。

步骤(5)所述NaOH溶液的浓度为2mol/L～4mol/L。

步骤(4)所述烘干，具体为：在80℃～100℃烘干。