[发明专利]一种兼掺杂和负载双重改性的钙钛矿型光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种兼掺杂和负载双重改性的钙钛矿型光催化剂，该催化剂结合了同步掺杂负载和协同负载的双重优点，因此具有高的可见光响应能力。本发明还公开了上述兼掺杂和负载双重改性的钙钛矿型光催化剂的制备方法，首先利用改进的溶胶‑凝胶法同步实现Mg对LaCoO₃晶格内外的同步改性，进一步地利用光还原法将Ag还原负载至催化剂的表面，Ag负载后的催化剂，一方面由于嵌入式Ag纳米粒子的表面等离子共振效应，局部电场增强，利于电子转移现象，从而增强催化剂对可见光的响应能力；另一方面Ag和MgO的协同负载有利于催化剂表面电子的跃迁转移，从而共同促进对染料的降解。

技术领域

本发明涉及一种LaCo_0.9Mg_0.1O₃-MgO-Ag钙钛矿型可见光催化剂，还涉及上述LaCo_0.9Mg_0.1O₃-MgO-Ag钙钛矿型可见光催化剂的制备方法，属于光催化剂技术领域。

背景技术

环境污染制约着人类社会的可持续发展。染料废水是导致环境中水体污染的主要原因之一。染料废水主要来源于纺织和造纸行业，具有色度高、酸碱性变化大、有机含量高、有毒的特点。其中60％至70％的染料属于偶氮染料，会增加水体中有毒的致癌物质，危害人类的身体健康。染料废水的常用处理方法主要有絮凝法、聚沉法、吸附法、膜过滤法、化学氧化法和生物法等。尽管这些方法都具有一定的脱色能力，但在实际应用中存在诸如污泥量大、吸附剂用量大且难以再生、膜污染、成本高等问题。

随着经济科学的发展，半导体光催化技术降解染料废水日益受到重视。半导体光催化技术在常温下进行，可以利用太阳光或紫外光作为光源，将有机染料分子降解为CO₂、H₂O和其它无机物，不产生二次污染。并且，染料废水中许多难以生物降解或用其他方法难以除去的物质，可以利用半导体光催化法除去。其中，TiO₂是目前研究最多的光催化剂，但是其禁带宽度较大(约3.2eV)，对太阳能利用效率较低。

近年来，钙钛矿半导体材料由于其结构可控、热稳定性好、价格低廉等优点，逐渐成为半导体催化领域研究的热点。钙钛矿禁带宽度较小(约2.6eV)，但仍然有量子产率较低(约4％)、太阳能利用率低、难负载等技术难题，阻碍了其在工业上广泛的应用。因此，通过改性方法来提高钙钛矿材料的量子产量，增加其对太阳光的利用率是十分有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种兼掺杂和负载双重改性的钙钛矿型光催化剂。

本发明还要解决的技术问题是提供上述兼掺杂和负载双重改性的钙钛矿型光催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：

一种兼掺杂和负载双重改性的钙钛矿型光催化剂，所述催化剂A位元素为La³⁺离子，B位元素为掺杂有Mg²⁺离子的Co²⁺离子，同时所述催化剂上负载有MgO和Ag；其中，Mg²⁺离子的掺杂量为催化剂质量的10％；Ag的负载量为催化剂质量的1％～2％；MgO的负载量为催化剂质量的13％～19％。

上述兼掺杂和负载双重改性的钙钛矿型光催化剂的制备方法，包括如下步骤：