[发明专利]一种钡铌酸盐基光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机光催化剂及其制备方法，特别是一种钡铌酸盐基光催化剂及其制备方法。

背景技术

20世纪90年代以来，环境污染的治理与调控一直是人类社会亟待解决的重大问题之一。在众多环境污染治理技术中，如碳吸附，空气分离等传统技术，只是对有机或无机污染物进行转移、稀释，并没有从根本上将它们分解成无毒物质，而且有极大的可能造成二次污染；而采用氧化或者臭氧处理的方法，不仅成本高昂还存在许多副作用。1993年，Fujishima和Hashimoto提出将TiO₂光催化剂应用于环境净化的建议，掀起了环保技术的新革命。

光催化剂是指在自身不发生改变的前提下，通过光照来促进化学反应的物质。光催化反应利用光能转化为化学反应所需的能量来产生催化作用，最为人熟知的就是“光合作用”。光催化的机理就是半导体在光的激发下，电子从价带跃迁至导带，在价带上留下光生空穴，导带上形成光生电子；所产生的光生载流子在扩散等作用下到达半导体的表面，与催化剂表面吸附的氧气，水或污染物等作用。因为电子-空穴对的还原和氧化能力，它们可以直接和污染物反应，或者还可以使水分子或氧气激发成羟基及超氧自由基等具有强氧化性能的自由基，降解环境中的有机污染物，将它们分解成无害的小分子、二氧化碳、水等，不会造成二次污染。

虽然经过几十年的研究，光催化领域也取得了许多的成就，TiO₂作为最具代表性的光催化剂，已经广泛应用于工业和环境污染的治理之中。但是，其远远没达到理想中的状况，它还存在很多局限性：其带宽为3.2eV，只能响应380纳米以下的紫外光，但紫外光在太阳光中只占百分之三到五；其二，TiO₂光还原能力比较弱；三，TiO₂的晶体结构容忍度小，很难进行掺杂改性等工作。因此，开发新体系的催化剂变得十分必要。

铌元素与其紧邻的元素(V、Zr、Mo)在电负性和离子半径等方面相差不大，但有趣的是，铌化合物的催化行为与周围元素的化合物非常不同。铌的化合物的特性是它具有促进剂和载体的作用。铌酸盐及含铌化合物在酸性条件的催化反应中，表现出很好的催化活性、选择性和稳定性，可以有效地去除工业废气和汽车尾气中的氮氧化物以及降解有机印染废水；而在紫外光或可见光的照射下，一些铌酸盐可完全分解水放出氢气和氧气，从而给人们研发绿色能源技术开辟了一条新途径。

发明内容

本发明的目的是要提供一种制备方法简单、对许多有机污染物的可见光催化降解性能优良的钡铌酸盐基光催化剂及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括钡铌酸盐基光催化剂和钡铌酸盐基光催化剂制备方法。

所述的钡铌酸盐基光催化剂，化学式为CoBa₃Nb₂O₉；其中，按CoBa₃Nb₂O₉的化学计量比，分别称取含Ba²⁺、Co²⁺/Co³⁺和Nb⁵⁺的化合物；含钡的化合物为BaCO₃、Ba(OH)₂、Ba(NO₃)₂中的一种；含有钴离子的化合物为CoCO₃、Co(NO₃)₂·6H₂O、Co₃O₄中的一种；含铌的化合物为Nb₂O₅和Nb(OH)₅中的一种。CoBa₃Nb₂O₉的质量百分比为各个元素的物质的量比乘以各自的摩尔质量获得。

钡铌酸盐基光催化剂制备方法为：固相制备法，制备成不规则颗粒状或者球状颗粒。

所述的钡铌酸盐光催化剂的固相制备方法，步骤如下：

(1)按照化学式CoBa₃Nb₂O₉的计量比，分别称取含Ba²⁺、Co²⁺和Nb⁵⁺的化合物，化合物的质量百分比为各个元素的物质的量比乘以各自的摩尔质量获得；在研钵中充分研磨，混合均匀；