[发明专利]一种层状钙钛矿型锶钽基三元氧化物光催化剂的制备方法

说明书

本发明提供一种层状钙钛矿型锶钽基三元氧化物光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，按Ta/Sr的摩尔比例为1:1～1:1.4称取Ta₂O₅固体粉末与SrCO₃固体粉末混合，再研磨均匀，得到混合前驱体粉末；步骤二，称取由NaCl和KCl构成的混合盐，与前驱体粉末混合研磨均匀得到混合物，混合盐与前驱体粉末的质量比为1:1～1:0.1；步骤三，采用高温马弗炉将混合物以750℃～850℃煅烧2h～24h，反应结束后自然冷却至室温，得到再结晶盐与锶钽基氧化物混合物；步骤四，采用去离子水充分洗涤再结晶盐与锶钽基氧化物混合物，采用干燥箱将洗涤后的再结晶盐与锶钽基氧化物混合物置于60℃下干燥2h～24h，再进行研磨，获得层状钙钛矿型锶钽基三元氧化物光催化剂的样品粉末。

技术领域

本发明属于半导体光催化制氢技术领域，涉及一种层状钙钛矿型锶钽基三元氧化物光催化剂的制备方法。

背景技术

21世纪以来，随着工业的快速发展，化石燃料如煤、石油、天然气等不可再生化石燃料的大量使用及燃烧气体副产物过量排放如CO₂、SO_x和NO_x等，使得能源危机和环境污染成为当今人类社会所面临的主要生存问题。因此开发可循环使用的清洁可再生能源是当今社会亟待解决的关键问题。氢能由于具有高的燃烧热(140·MJ Kg^-1)，燃烧后的产物是水，对环境没有污染，作为一种极具发展潜力的理想清洁能源而广受关注。因此利用太阳能，光催化分解水制氢技术已然成为氢能转换利用领域的研究重点之一。

近年来基于以TiO₂等宽带半导体为代表的光催化剂制氢技术得到了极大的发展。但是由于宽带半导体光催化剂只能吸收紫外光，而紫外光能量只占太阳光总能量的4％，以及严重的光生电子和空穴复合率，因此导致其量子效率低，极大地限制了其工业应用。为了克服上述缺点，科学家们不断探索合成各式新型光催化剂，以提高光催化效率。Domen等发现了适量负载NiO隧道结构或层状结构的钛酸盐有较好的光催化性能，因这种结构的特殊性而产生偶极矩促进了光生载流子的分离效率，进而提高光催化性能。Kudo等人以碳酸钠和氧化钽以及不同的镧系氧化物为原料在高温煅烧下合成NaTaO₃，通过进一步负载助催化剂NiO，显著增强紫外光分解水产氢性能。李灿院士等开发了新型催化剂Zn₂GeO₄，发现三元体系光解水效率比沉积贵金属或沉积金属氧化物的二元体系要高得多。

然而，上述光催化剂的合成方法较为繁琐不利于大规模生产制备，因此开发具备高光催化活性新型光催化剂以及其简单制备方法显得尤为重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种层状钙钛矿型锶钽基三元氧化物光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，按Ta/Sr的摩尔比例为1:1～1:1.4称取Ta₂O₅固体粉末与SrCO₃固体粉末混合，再研磨均匀，得到混合前驱体粉末；步骤二，称取由NaCl和KCl构成的混合盐，与前驱体粉末混合研磨均匀得到混合物，混合盐与前驱体粉末的质量比为1:1～1:0.1；步骤三，采用高温马弗炉将混合物以750℃～850℃煅烧2h～24h，反应结束后自然冷却至室温，得到再结晶盐与锶钽基氧化物混合物；步骤四，采用去离子水充分洗涤再结晶盐与锶钽基氧化物混合物，采用干燥箱将洗涤后的再结晶盐与锶钽基氧化物混合物置于60℃下干燥2h～24h，再进行研磨，获得层状钙钛矿型锶钽基三元氧化物光催化剂的样品粉末。