[发明专利]一种核壳结构光催化材料及其制备方法

权利要求书

1.一种核壳结构光催化材料，其特征在于：核材料为具有上转换功能的掺稀土氟化物纳米微晶颗粒，壳层材料为纳米量级的二氧化钛。

2.一种如权利要求1所述核壳结构光催化材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

1）通过高温固相熔融法制备掺稀土纳米晶前躯体xSiO₂-yAl₂O₃-zPbF₂-(50-z)CdF₂:aRe，

将SiO₂、Al₂O₃、PbF₂、CdF₂和稀土离子氧化物按照化学计量比混合均匀，充分研磨至微米量级后在800-1200℃温度条件下灼烧2小时，然后将熔融的玻璃液迅速倾倒在铁盘上快速冷却，制得掺稀土纳米晶前躯体xSiO₂-yAl₂O₃-zPbF₂-(50-z)CdF₂:aRe，式中：x、y、z为化学表达式中各组分的摩尔比，x、y、z的取值范围为：15≤x≤50、0≤y≤50、0＜z≤50，Re为稀土离子a为所述稀土离子的掺入摩尔百分比，a的取值范围为0＜a≤5；

2）通过热诱导法在上述前躯体中构造zPbF₂-(50-z)CdF₂:aRe纳米微晶

将上述掺稀土纳米晶前躯体在核化温度320-540℃下热诱导1-12小时，然后冷却至室温，得到zPbF₂-(50-z)CdF₂:aRe纳米微晶，式中：0＜z≤50，Re为稀土离子a为所述稀土离子的掺入摩尔百分比，a的取值范围为0＜a≤5；

3）通过酸腐蚀法去除氧化物基质制得掺稀土纳米微晶溶胶

将上述zPbF₂-(50-z)CdF₂:aRe纳米微晶充分研磨至微米量级后加入浓度为1-10mol/L的氢氟酸腐蚀12-24小时，以去除纳米微晶周围的氧化物基质，然后滴加碱液调节混合液pH值为6-7，再加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠进行分散，制得掺稀土纳米微晶溶胶；

4）采用微乳液法或钛盐水解法制得核壳结构光催化材料；

所述稀土离子为镧（La）、镨（Pr）、钕（Nd）、铕（Eu）、铽（Tb）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）和镱（Yb）的氧化物中的一种或两种以上任意比例的混合物。

3.根据权利要求2所述核壳结构光催化材料的制备方法，其特征在于：所述zPbF₂-(50-z)CdF₂:aRe纳米微晶与氢氟酸的用量比为0.1g:10mL。

4.根据权利要求2所述核壳结构光催化材料的制备方法，其特征在于：所述碱液为浓度0.1-1mol/L的NaOH水溶液或浓度为0.5mol/L的氨水溶液。

5.根据权利要求2所述核壳结构光催化材料的制备方法，其特征在于：所述zPbF₂-(50-z)CdF₂:aRe纳米微晶与十二烷基苯磺酸钠的质量比为1：1-3。

6.根据权利要求2所述核壳结构光催化材料的制备方法，其特征在于：所述微乳液法的步骤是：1）取1-5mL曲拉通，0.1-0.5mL掺稀土纳米微晶溶液和10-60mL环己烷进行强烈搅拌，通过滴加浓度为11-12mol/L的盐酸溶液调节pH值至中性；2）缓慢滴加0.1-0.6mL酞酸丁酯进行包覆，搅拌3-8小时，再静置2-4小时固液相分离；3）将固相生成物在温度为50-80℃下干燥4-8小时，然后在温度为600-700℃下煅烧2-5小时，即可制得核壳结构光催化材料。

7.根据权利要求2所述核壳结构光催化材料的制备方法，其特征在于：所述钛盐水解法的步骤是：1）用四氯化钛与冰块配制浓度为2mol/L的四氯化钛储备液，将1-10mL四氯化钛储备液和0.1-0.5mL掺稀土纳米微晶溶液混合后，加入500mL蒸馏水和2-10mL浓度为11-12mol/L的盐酸溶液得到水解混合液；2）将水解混合液按1-2℃/min的升温速率缓慢匀速升温至80-90℃并同时搅拌，到达设定温度后保温1-10小时，取出后静置2-4小时固液分离； 3）将固相生成物在温度为50-80℃下干燥4-8小时，然后在温度为600-700℃下煅烧2-5小时，即可制得核壳结构光催化材料。