[发明专利]一种钐掺杂KMgF3钙钛矿型可见光响应催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钐掺杂KMgF₃钙钛矿型可见光响应催化剂，还涉及上述钐掺杂 KMgF₃钙钛矿型可见光响应催化剂的制备方法，属于光催化剂领域。

背景技术

近年来，随着我国经济的高速发展，工业规模日益扩大，工业废水的处理越来越引 起社会重视。其中，染料废水因其成分复杂、色度高、有机物浓度高、毒性大等特点，对环境 污染极大，尤其是对人类及其他生物的生理健康造成了严重的威胁。因此，研究和开发实用 新型治理技术对生态环境的保护、人类生命健康、社会可持续发展极具理论与实际意义。

在众多染料废水处理技术中，光催化技术以其无毒、化学稳定、反应条件温和、降 解彻底、无二次污染等优势成为国内外学术界研究热点。在众多光催化剂中，TiO₂是目前研 究最多的光催化剂，但是其禁带宽度较大(3.2eV)，对太阳能利用效率较低，仅约5.4％，限 制了其广泛应用。钙钛矿型光催化剂，因其具有钙钛矿晶体结构，化学性能稳定，可见光利 用率高，正逐渐受到人们的重视。

王莉等人在《硅酸盐通报》，2008，27(2)：394-397发表的“纳米KCaF₃的制备与光催 化活性研究”一文中，采用高温固相法和溶剂热法合成了纳米钙钛矿型复合氟化物KCaF₃粉 末。但仍然存在以下不足：目标降解物矿化率低、可见光利用率低。

中国专利CN102319576A，一种氟化物光催化材料及其制备方法，该专利用硝酸铋、 氟钛酸铵在水热条件下合成了一种氟化物层状钙钛矿型光催化剂。但仍然存在以下不足： 在可见光下几乎没有光催化活性。

因此一种在可见光下具有高光催化活性的可见光响应催化剂的开发很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可见光下具有高光催化活性的钐掺杂 KMgF₃钙钛矿型可见光响应催化剂，该催化剂在掺杂钐后大幅提升了其对可见光的利用率， 从而使其具有高的可见光活性。

本发明还要解决的技术问题是提供上述可见光下具有高光催化活性的钐掺杂 KMgF₃钙钛矿型可见光响应催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种钐掺杂KMgF₃钙钛矿型可见光响应催化剂，对于每1molKMgF₃，Sm³⁺离子的掺 杂量为0.01～0.03mol，Sm³⁺离子掺杂于B位元素Mg²⁺离子上。

上述钐掺杂KMgF₃钙钛矿型可见光响应催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将一定量的十六烷基三甲基溴化铵加入异辛醇中，混合后配置成溶液A；将 一定量的硝酸钾、六水合硝酸镁以及六水合硝酸钐加入水中，配置成溶液B；将一定量的氟 化铵加入水中，配置成溶液C；在不断搅拌条件下，依次将溶液B和溶液C逐滴加入溶液A中， 形成均匀透明的微乳液，并持续搅拌一段时间；

步骤2，将步骤1得到的微乳液离心分离，将离心后的沉淀进行洗涤、干燥处理；

步骤3，将步骤2的产物在氮气气氛中进行煅烧，煅烧冷却后即得到钐掺杂KMgF₃钙 钛矿型可见光响应催化剂。

其中，步骤1中，溶液A中，所述十六烷基三甲基溴化铵与异辛醇的加入质量比为1∶ 6。

其中，步骤1中，所述微乳液中硝酸钾、六水合硝酸镁、六水合硝酸钐硝酸钾和氟化 铵的加入摩尔比为1∶1∶0.01～0.03∶3。

其中，步骤2中，所述离心分离的速度为4000r/min，时间为15min；所述洗涤采用的 洗涤液为甲醇。

其中，步骤3中，所述煅烧的温度为400℃，所述煅烧过程是由室温升至400℃，其升 温速率为：10℃/min