[发明专利]一种可见光光催化剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种可见光光催化剂制备及其应用，其特征的化学式是：AlV_6+xP_1‑xO₁₉(0.01x0.65)，属于无机光催化材料领域。本发明光催化剂采用制备方法是化学溶液法，化学整比的原料制备成透明的溶液，加入高分子络合剂，使得原料之中的Al³⁺离子、V⁵⁺离子和P³⁺离子充分络合，干燥制备成前驱体干凝胶，高温煅烧，有机组份挥发，得到纯物相的AlV_6+xP_1‑xO₁₉(0.01x0.65)；本发明制备的材料可以吸收紫外到580nm的光；在可见光的辐照下具有光催化效应；且制备过程操作简单易行，烧结温度低，不需要复杂的烧结气氛，得到的颗粒度均匀、化学稳定性好。

技术领域

本发明属于无机光催化材料领域，涉及用于降解有机染料及其他污染物的光催化剂，特别涉及一种可见光光催化剂及其制备和应用。

背景技术

随着工业和社会的发展，世界范围内的环境污染越来越严重，成为社会发展之中强烈关注的焦点问题之一。例如，由于工业废水和人们的生活污水对于环境污染的不断加剧，造成严重的生态环境破坏，对于全人类的生存构成了严重威胁。为了解决诸多的环境污染问题，人们一直在致力于通过各种方法控制和治理环境污染。其中，利用光催化反应来降解污染物，是一种绿色的手段之一，得到了越来越多的重视。

所谓光催化反应，就是光催化剂在光的照射下，其自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，可以利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成。经典的光催化剂如TiO₂需要在紫外光照射下才能实现光催化反应，但是紫外光占太阳光中的比例约为百分之五不到，大部分的太阳光能量主要集中在的可见光范围(400-700纳米)，因此，TiO₂在可见光范围内并不具有催化活性，同时因此当前光催化技术尚不能充分利用太阳光。所以研究者通过掺杂、复合等手段拓宽其可见光响应，或者转而寻找其它新型光催化材料。但是这些改性的TiO₂材料，仍然具有制备复杂、应用过程之中不稳定、成本过高等不同的缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可见光光催化剂及其制备和应用，该催化剂是一种钒铝酸盐，基于AlV₆PO₁₉基质，通过晶格之中实现部分的V⁵⁺取代P⁵⁺元素，实现自掺杂得到的光催化剂AlV_6+xP_1-xO₁₉，该技术是在同一个晶格之中实现的自掺杂，其制备采用化学溶液合成法，制备条件非常温和，煅烧温度很低，工艺简单，成本低廉，实验工艺具有良好的稳定性和可重复性，其掺杂稳定，效率高，大大提高了在可见光区间的光吸收效率，实现了较好的光催化效率。研究发现该类化合物具有良好的光催化性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可见光光催化剂，其化学通式是：AlV_6+xP_1-xO₁₉，x是晶格中V⁵⁺自掺杂取代P⁵⁺元素的摩尔比0.01≤x≤0.65。

本发明还提供了所述可见光光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按化学通式AlV_6+xP_1-xO₁₉中各元素的化学计量比，分别称取含有铝离子Al³⁺的化合物、含有钒离子V⁵⁺的化合物和含有磷离子P⁵⁺的化合物，将它们分别完全溶解于稀硝酸中，并加入适量去离子水稀释；