[发明专利]一种Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂、其制备方法及应用，属于环境纳米材料光催化技术领域。所述Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂的制备方法，包括如下步骤：制备第一混合物；制备第二混合物；制备Aur ivillius型含铅层状钙钛矿催化剂。本发明还公开了一种Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂及应用。本发明制备得到的Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂，材料维度和光学性质均可调控，而且其对空气污染物的净化过程是在气固反应中进行，因此可以避免铅带来的二次污染，是具有大气污染物处治活性的高效、稳定的含铅光催化材料。

技术领域

本发明涉及一种Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂、其制备方法及应用，属于环境纳米材料光催化技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)被广泛认为是生态系统中污染最严重的潜在大气污染物，严重威胁着人类健康和生存环境。因此有效去除氮氧化物，或将氮氧化物转化成无毒的硝酸盐等方式以降低其危害，是目前环境领域巨大的挑战。开发以环境净化为目标的新型可见光驱动的光催化材料，模拟光合作用，在可见光照射下快速实现环境污染物的高效、深度净化是目前的研究热点。然而，快速复合的光生电子和空穴降低了光催化剂的量子效率，在规模化应用中受到制约，因此实现载流子有效分离是提高太阳能利用率，最终实现光催化技术产业化应用的关键。

许多含铅化合物晶体结构优良，主要用于可见光降解有机染料和光解水制氢，但是，这些反应避免不了由铅带来的二次污染，即在反应过程中铅离子容易析出来进入到生态环境，会对环境造成二次污染。探索含铅化合物在环境治理中的应用依然是具有挑战性的课题，要达到环保有效地应用含铅化合物、不造成二次污染和防止铅离子析出是至关重要的。为了实现这个目标，基于材料的层状结构特性和铅诱导的极化，既能达到含铅化合物在环境治理中的应用，又能有效解决材料稳定性等问题，有必要发展并寻找在封闭体系中进行的反应。

光催化一氧化氮(NO)转化是典型的气固反应，未涉及铅带来的二次污染和催化剂中毒问题，可以“以毒攻毒”方式充分发挥材料的全面应用，这对于探索含铅化合物新的安全应用具有重要意义。Aurivillius型氧化物材料(Bi系层状钙钛矿结构材料)为层状结构，是由[MO₆]^2-钙钛矿片层和[Bi₂O₂]²⁺萤石片层交替排列堆叠形成的二元金属氧化物晶体材料(M代表其它金属元素)。层状堆叠的结合方式导致该体系晶体具有一定的极性，在光照的条件下，Aurivillius型氧化物晶体的极性将有利于光生电子与空穴分离。但目前，尚未有关Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂在无机碱金属熔盐中微观结构调控以及光催化领域中应用的相关报道。

鉴于此，有必要提供一种Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂、其制备方法及应用，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的之一，是提供一种Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂的制备方法。本发明制备得到的Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂，材料维度和光学性质均可调控，而且其对空气污染物的净化过程是在气固反应中进行，因此可以避免铅带来的二次污染，是首次报道的具有大气污染物处治活性的高效、稳定的含铅光催化材料。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种Aurivillius型含铅层状钙钛矿催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：制备第一混合物

按照摩尔比为2:4:5，分别精确称量铅源、铋源和钛源，将称量的铅源研磨至无颗粒感，得到铅源粉末；将称量的铋源研磨至无颗粒感，然后加入到上述铅源粉末中，混合均匀后，继续研磨至无颗粒感，得到铅源粉末和铋源粉末的混合物；将称量的钛源研磨至无颗粒感，然后加入到上述铅源粉末和铋源粉末的混合物中，混合均匀后，继续研磨至无颗粒感，得到第一混合物；

步骤2：制备第二混合物