[发明专利]一种新型Z型结构的可见光光催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种新型Z型结构的光催化剂及其制备方法和应用。在本发明中，所述的新型Z型结构的光催化剂是：Er³⁺:YAlO₃@Ta₂O₅‑V⁵⁺||Fe³⁺‑TiO₂/Au。制备方法包括如下步骤：将Er³⁺:YAlO₃@Fe³⁺‑TiO₂/Au和Er³⁺:YAlO₃@Ta₂O₅‑V⁵⁺纳米粉末加入到无水乙醇中，超声分散30‑40min；将所得悬浮液于60‑65℃下，恒温加热30‑40min；所得产物干燥，研磨，于500‑600℃煅烧2‑3h，冷却，得到目标产物。实验结果表明其光催化反应活性显著提高，可广泛应用于太阳光光催化分解水制氢领域。

主权项

1.一种Z型结构的可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，所述Z型结构的可见光光催化剂是Er³⁺:YAlO₃@Ta₂O₅‑V⁵⁺||Fe³⁺‑TiO₂/Au，TiO₂和Ta₂O₅摩尔比为1.0 : 0.5，制备方法包括如下步骤：1）Er³⁺:YAlO₃@Fe³⁺‑TiO₂纳米粉末的制备：将Ti(OBu)₄溶于乙醇溶液中，搅拌2‑3 h，在这期间，缓慢加入Fe(NO₃)₃∙9H₂O，得到TiO₂溶胶前驱体溶液；将Er³⁺:YAlO₃纳米粉末加入TiO₂溶胶前驱体溶液中，继续搅拌30‑35 min，得Er³⁺:YAlO₃@Fe³⁺‑TiO₂溶胶，经室温陈化，80 °C加热12‑14 h ，得到干凝胶，将干凝胶在500‑600 °C下煅烧3‑4 h，冷却至室温，研磨，得到Er³⁺:YAlO₃@Fe³⁺‑TiO₂纳米粉末；2）Er³⁺:YAlO₃@Fe³⁺‑TiO₂/Au的制备：将Er³⁺:YAlO₃@Fe³⁺‑TiO₂纳米粉末加入乙醇中，超声分散30‑40 min，然后加入HAuCl₄溶液，继续超声分散30‑40 min；将所得悬浮液60‑65 ºC下，恒温加热30‑40 min；所得产物干燥，研磨，于150‑200 ºC煅烧2‑3 h，冷却，得到Er³⁺:YAlO₃@Fe³⁺‑TiO₂/Au纳米粉末；3）Er³⁺:YAlO₃@Ta₂O₅‑V⁵⁺纳米粉末的制备：将Ta(OEt)₅溶于乙醇溶液中，搅拌2‑3 h，在这期间，缓慢加入NH₄VO₃，得到Ta₂O₅溶胶前驱体溶液；将Er³⁺:YAlO₃纳米粉末加入Ta₂O₅溶胶前驱体溶液，继续搅拌30‑35 min，得Er³⁺:YAlO₃@Ta₂O₅‑V⁵⁺溶胶，经室温陈化，在80 °C加热12‑14 h ，得到干凝胶，将干凝胶在700‑800 °C下煅烧3‑4 h，冷却至室温，研磨，得到Er³⁺:YAlO₃@Ta₂O₅‑V⁵⁺纳米粉末；4）将Er³⁺:YAlO₃@Fe³⁺‑TiO₂/Au和Er³⁺:YAlO₃@Ta₂O₅‑V⁵⁺纳米粉末加入到无水乙醇中，超声分散30‑40 min；将所得悬浮液60‑65 ºC下，恒温加热30‑40 min；所得产物干燥，研磨，于500‑600 ºC煅烧2‑3 h，冷却，得到Er³⁺:YAlO₃@Ta₂O₅‑V⁵⁺||Fe³⁺‑TiO₂/Au纳米粉末。