[发明专利]一种铋酸镧复合光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铋酸镧复合光催化材料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将氧化镧，氧化铋放置在研钵中进行研磨，研磨后倒入坩埚中，随后置于马弗炉中以5℃/min的速度升温至350℃去除杂质，得到氧化镧和氧化铋混合物粉末；将所得去除杂质后的混合物粉末再次研磨，随后倒入坩埚中，再将其置于高温马弗炉中以5℃/min的速度升温至900～1300℃，再保温反应24～48小时；冷却至室温后将产物取出，研磨后得到铋酸镧复合光催化材料。本发明的铋酸镧复合光催化材料用于光催化二氧化碳还原，且具有制备方法简单，原料廉价易得，光催化还原效率高，性能稳定，选择性好的优点。

技术领域

本发明属于光催化二氧化碳还原技术领域，具体涉及一种铋酸镧复合光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

全球能源需求的不断增加和温室效应导致的气候变化引起了全人类的共同关注，也对人类社会的发展造成了不可忽视的负面影响。因此，利用可持续的太阳能将CO₂转化为富含能量的分子(如CO、CH₄、CH₃OH和C₂H₅OH)是降低大气中CO₂浓度的一种有力的方法。然而，CO₂作为碳的最高氧化态，其C＝O键解离能高于750kJ mol^-1，强烈的化学惰性极大地限制了许多光催化剂的催化转化效率。这一过程的关键是找到一种具有适当的光吸收性能和能带结构的光催化剂，能够有效地激活CO₂分子。在过去的几十年中，光催化还原二氧化碳取得了很多重大进展，但这一领域仍然存在很多的挑战，如二氧化碳分子吸附和活化效率低，可见光的吸收效率低、能量转换效率低、选择性差和电子转移速率低。氧化铋具有5种晶相，在各种反应和应用中被证明是很有发展潜能的材料。它们具有较窄的带隙(2.0～3.96eV)，这也意味着这种材料在可见范围内具有良好的光吸收能力，但Bi₂O₃作为光催化剂仍然存在催化效率低的问题。因此，具有可见光响应带结构和高效率光生载流子迁移率的铋基氧化物引起了人们的广泛关注。因此，寻求和拓展高效的具有可见光响应的环境友好型铋酸镧复合光催化材料，成为光催化二氧化碳转化的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铋酸镧复合光催化材料及其制备方法和应用，其可解决目前用于光催化还原二氧化碳的催化剂材料存在的低效性、高成本和环境污染等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种铋酸镧复合光催化材料的制备方法，采用固相烧结法，包括以下步骤：

(1)将氧化镧，氧化铋放置在研钵中进行充分研磨，研磨后倒入坩埚中，随后置于马弗炉中以4～10℃/min的速度升温至320～380℃，并保温1～2小时去除杂质，得到氧化镧和氧化铋混合物粉末；

(2)将步骤(1)所得去除杂质后的混合物粉末再次研磨，随后倒入置于坩埚中，再将其置于高温马弗炉中以5℃/min的速度升温至900～1300℃，再保温反应24～48小时；

(3)冷却至室温后将产物取出，研磨后得到铋酸镧复合光催化材料。

进一步的，步骤(1)中所用氧化镧与氧化铋的摩尔比为1：1～4。

基于上述方法制备的铋酸镧复合光催化材料。

所述铋酸镧复合光催化材料在光催化原二氧化碳领域的应用。

有益效果：

本发明经简单的固相烧结方法，制备得到一系列铋酸镧复合光催化材料。所得铋酸镧复合光催化材料作为光催化二氧化碳还原催化剂具有制备方法简单、效率高、稳定性好、无毒性、选择性好的优点。

附图说明