[发明专利]一种水相氟化铈微粒的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种水相氟化铈微粒的制备方法及其应用。

背景技术

稀土半导体材料具有较高的化学活性、化学稳定性和热稳定性，在可见光/紫外光降解有机污染物方面受到了广泛的关注。一些含铈元素的稀土化合物，特别是铈氧化物，在可见光催化领域备受瞩目。目前所报道出的含铈稀土化合物以CeO₂及以之为基础的复合材料为主要一类，其光催化降解污染物效率优于商业化二氧化钛（P25）。氟化铈（CeF₃）作为另一类含铈化合物，目前多应用于耐磨材料、传感器、光学薄膜、上转换发光材料等，在光催化领域的应用略有报道。

Jun Wana等人采用微波水热法成功制备了CeF₃/TiO₂纳米片层膜，由于CeF₃具有的上转换效应，该纳米片层膜既可以在紫外光波段具有光催化活性，也在可见光波段具有同等的光催化活性，并表现出优异光催化降解亚甲基蓝性能[Jun Wana,Lin Suna,Novel UV-vis-driven photocatalysts of CeF₃/TiO₂ nano-sheet film with upconversion properties for enhanced photocatalytic activity[J].Materials Letters,2016,169:189~192]。

G-F Huang团队采用低温溶液燃烧法，通过调节氟化铵、氯化铈的摩尔比可以得到纯CeF₃纳米颗粒，及其与Ce₂O₃或Ce₂O₃形成的混合物。合成的CeF₃显示出优异的光催化活性和紫外线照射下降解亚甲基蓝的良好稳定性。通过密度泛函理论计算，CeF₃独特的电子结构是其具有良好光催化活性的重要原因，可以作为一种潜在的光催化剂[Hui Miao,Gui-Fang Huang,A novel photocatalyst CeF₃:Facile fabrication and photocatalytic performance[J],RSC Advances,2015,5(115):95171~95177]。

G-F Huang团队又采用水热合成路线以乙醇/水二元体系为溶剂，制备了一种新型光催化剂。CeO₂/CeF₃的六面体结构具有出色的光催化效果，主要归因于该结构中具有高反应活性的面能够较多的暴露，同时在异质结界面产生的光生电子-空穴对能够有效分离。在紫外光下照射12min，亚甲基蓝的降解率可达87%的，优于商业P25[Yao Xiang,Bai-Ran Cheng,Facile one-step in-situ synthesis of type-II CeO₂/CeF₃ composite with tunable morphology and photocatalytic activity[J].Ceramics International,2016,42(14):16374~16381]。

现有的氟化铈材料仍主要用做耐磨添加剂和半导体材料，制备方法复杂，部分材料自身亲水性差，在水相中使用时往往需要进行表面改性来增强其在水溶液中的分散性。目前文献报道中，氟化铈作为一种新型催化剂常与CeO₂、TiO₂复合，形成CeF₃/CeO₂、CeF₃/TiO₂复合材料，可有效提高紫外光照射下的光催化降解有机污染物效率，纯氟化铈在可见光催化领域降解有机污染物的应用鲜见报道。因此，开发出一种工艺简单、亲水性好、高效的可见光催化氟化铈材料在降解有机污染物方面具有重要的应用价值。

发明内容

本发明目的是提供一种水相氟化铈微粒的制备方法，采用硝酸铈铵或硝酸铈为铈源，以六氟钛酸铵或氟化铵为氟源，以较简单、条件温和的制备工艺制备出了分散性良好的水相氟化铈微粒，其在可见光下有良好的光催化性能，拓宽了氟化铈的应用领域。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：