[发明专利]一种铒掺杂铝酸钇/凹凸棒上转换复合光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于化工新材料领域，特别涉及一种铒掺杂铝酸钇/凹凸棒上转换复合光催化材料及其制备方法和应用。将硝酸钇、硝酸铒、硝酸铝和柠檬酸加入到去离子水中搅拌，然后进行水浴反应至透明溶胶，将其干燥至干凝胶，最后煅烧、研磨得到铒掺杂铝酸钇复合材料；再与凹凸棒分散到去离子水中，调节体系pH促使铒掺杂铝酸钇复合材料与凹凸棒复合，再经过水浴反应至水分蒸干，煅烧后研磨即得到铒掺杂铝酸钇/凹凸棒复合光催化材料。

技术领域

本发明属于化工新材料领域，特别涉及一种铒掺杂铝酸钇/凹凸棒上转换复合光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

上转换发光是吸收两个或两个以上的低能量的光子上转换出一个高能量的光子。稀土元素具有独特的电子层结构，使得稀土发光材料可以吸收近红外、可见和紫外等各种波长的辐射。由于其内部具有丰富的4f间的能级跃迁，使得稀土上转换发光材料成为发光材料的主流。因此，将稀土上转换材料与紫外光响应的半导体复合，可将太阳光中的近红外光和可见光上转换为紫外光，大大提高太阳光的利用率，从而提高半导体的光催化活性。

发明内容

为了解决太阳光的利用率的问题，本发明提供了一种铒掺杂铝酸钇/凹凸棒上转换复合光催化材料，其组成通式为：Er³⁺YAlO₃/ATP，

其中，Er/(Er+Y)＝0.01～0.02，Er³⁺YAlO₃占ATP质量的20％～60％。

本发明还提供了一种上述铒掺杂铝酸钇/凹凸棒上转换复合光催化材料的制备方法：

(1)将硝酸钇、硝酸铒、硝酸铝和柠檬酸加入到去离子水中搅拌，然后进行水浴反应至透明溶胶，将其干燥至干凝胶，最后煅烧、研磨得到铒掺杂铝酸钇复合材料，

其中，柠檬酸与金属离子(钇、铒、铝三者之和)的摩尔比值为1:1～5:1，

水浴温度为50～80℃；

(2)将步骤(1)中得到的铒掺杂铝酸钇复合材料与凹凸棒分散到去离子水中，调节体系pH促使铒掺杂铝酸钇复合材料与凹凸棒复合，再经过水浴反应至水分蒸干，煅烧后研磨即得到铒掺杂铝酸钇/凹凸棒复合光催化材料，

调节体系pH为2～5，使得Er³⁺YAlO₃与凹凸棒表面带有不同的电荷，即凹凸棒表面带有负电荷，铒掺杂铝酸钇表面带有正电荷，从而产生静电引力促使铒掺杂铝酸钇与凹凸棒的复合。

本发明还提供了一种上述铒掺杂铝酸钇/凹凸棒上转换复合光催化材料的应用，即采用该复合光催化材料进行光催化脱硫。

本发明的有益效果在于：

申请人发现：凹凸棒由于其内部含有半导体性质的氧化铁，使得凹凸棒也具有半导体性质，然而由于其带隙较宽，仅可对紫外光响应，所以对太阳光的利用率非常低下；因此本发明通过将稀土上转换材料与凹凸棒复合，使凹凸棒不能吸收的近红外光和可见光上转换为紫外光，间接地拓宽了凹凸棒的光响应范围，提高了太阳光的利用率；

本发明采用静电引力的方法，在一定pH条件下，凹凸棒表面带有负电，稀土上转换材料表面带有正电，增强了上转换与半导体之间的结合，避免了稀土上转换材料与半导体简单的机械混合，在光催化脱硫的过程中很容易脱离的问题；

本发明中的凹凸棒作为半导体被激发生成光生电子与空穴以降解含硫化合物的同时，发挥了其他半导体不具备的特有吸附性能，因其本身具有较大的比表面积和独特的孔道结构，在光催化脱硫过程中会吸附部分含硫化合物，从而提高脱硫率。

附图说明