[发明专利]一种三相共混钛酸钙光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种三相共混钛酸钙光催化材料，包括CaTiO₃、CaTi₂O₅和Ca₂Ti₂O₆三相；所述三相共混钛酸钙光催化材料呈纳米片状；按产物的总质量为100％计，所述三相共混钛酸钙光催化材料的组成为：CaTiO₃ 24～47％：CaTi₂O₅ 16～32％：Ca₂Ti₂O₆ 26～60％。本发明首次公开了一种三相共混钛酸钙光催化材料，该光催化材料具有高效的光催化效率。

技术领域

本发明涉及光催化材料的技术领域，尤其涉及一种三相共混钛酸钙光催化材料及其制备方法和在光催化反应中的应用。

背景技术

光催化技术是指光催化材料吸收光后改变化学反应或初始反应的速率，并引起反应成分的化学改变的一种技术。利用光催化材料将太阳能转化为氢能等化学能被认为是一种解决能源和环境问题有效的手段。从光催化的原理看，反应分为以下三个过程：一是在光照下在材料内部产生载流子，二是载流子运动到材料的表面，三是载流子在材料表面发生氧化和还原反应。光生载流子在迁移的过程中易发生复合是光催化效率不高的主要原因之一，提高载流子的分离效率便能有效地提高光催化效率。

通过在材料的表面或是体内构建内建电场被普遍仍为是促进载流子分离、提高光催化性能的有效手段，例如构建异质结、极化等。异质结是有两种具有不同的能带结构的半导体在界面处形成的结。在两种半导体材料的界面处发生了能带弯曲并形成了自建电场，从而有利于光生电子和空穴的分离。

钛酸钙是一种由Ca、Ti、O三种元素组成的化合物。当化学式中Ca、Ti、O元素的计量比不同时形成了不同的钛酸钙晶相，例如CaTiO₃、CaTi₂O₅、Ca₂Ti₂O₆、CaTi₂O₄等等。其中已经报道，钙钛矿型CaTiO₃是有效的光催化材料，可以用于降解有机物、裂解水制氢等，但单独的CaTiO₃相的光催化效率不高。不同晶相的钛酸钙具有不同的能带位置，通过构建不同钛酸钙晶相的异相结可以增强载流子的分离有望来提高光催化效率，但目前尚未有制备多相钛酸钙共混材料的报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明首次公开了一种三相共混钛酸钙光催化材料，该光催化材料具有高效的光催化效率。

具体技术方案如下：

一种三相共混钛酸钙光催化材料，包括CaTiO₃、CaTi₂O₅和Ca₂Ti₂O₆三相；

所述三相共混钛酸钙光催化材料呈纳米片状；

按产物的总质量为100％计，所述三相共混钛酸钙光催化材料的组成为：

CaTiO₃ 24～47％；

CaTi₂O₅ 16～32％；

Ca₂Ti₂O₆ 26～60％。