一种铌酸盐基光催化剂及其制备方法技术

一种铌酸盐基光催化剂及其制备方法，属于无机光催化剂及其制备方法。该光催化材料化学通式为Sr3CoNb2O9，采用固相法制备成不规则颗粒状或者球状颗粒；固相制备方法，步骤如下：(1)按照化学式Sr3CoNb2O9的计量比，分别称取含Sr

Niobate based photocatalyst and preparation method thereof

The invention relates to a niobate base photocatalyst and a preparation method thereof, belonging to an inorganic photo catalyst and a preparation method thereof. The photocatalytic materials, chemical formula Sr3CoNb2O9, prepared into irregular granular or spherical particles by solid phase method; solid phase preparation method comprises the following steps: (1) according to the stoichiometric ratio of Sr3CoNb2O9 type, were collected with Sr

【技术实现步骤摘要】
一种铌酸盐基光催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种无机光催化剂及其制备方法，特别是一种铌酸盐基光催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着工业的不断发展，各种自然资源的破坏，环境污染日益严重，成为威胁人类生存的一个严重问题。广大的科学工作者展开了一系列治理污染、保护环境的研究。自从1972年日本学者Fujishima和Honda发现TiO2可以光降解水以来，光催化剂作为一种可以解决能源危机和环境污染的一种潜在的关键技术而日益受到人们的关注。在过去20年中，研究者除了对TiO2的改性之外，还致力于研究新型有效的光催化剂，如氧化物、硫化物、氧硫化物、氮化物、氮氧化物等。高效的光催化反应可以利用太阳能直接分解水、环境中的有害有毒物质。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。目前，应用最广的光催化材料属于宽紧带n型半导体材料，如TiO2、ZnO、ZnS等，其中以TiO2的使用最广泛。但是TiO2经光照射后产生的光电子与空穴容易重新复合，从而失去活性，造成其光催化效率低，不超过28％。光催化研究的关键问题之一是开发研究具有可见光响应的光催化材料。目前研究者通过对光催化材料的一系列改性，掺杂、复合等手段拓宽可见光的响应，或者寻找其他新兴的光催化材料。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。
技术实现思路
本专利技术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铌酸盐基光催化剂及其制备方法。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术包括铌酸盐基光催化剂和铌酸盐基光催化剂制备方法。所述的铌酸盐基光催化剂，铌酸盐基光催化剂，化学式为Sr3CoNb2O9；其中，按Sr3CoNb2O9的化学计量比，分别称取含Sr2+、Co2+/Co3+和Nb5+的化合物；含锶的化合物为SrCO3和Sr(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。Sr3CoNb2O9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。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。所述的铌酸盐光催化剂的固相制备方法，步骤如下：(1)按照化学式Sr3CoNb2O9的计量比，分别称取含Sr2+、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；(2)将步骤(1)称取并研磨均匀的混合物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为650～850℃，煅烧时间为3～8小时；(3)将步骤(2)煅烧的混合物自然冷却后，研磨并混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为1000～1300℃，煅烧时间为6～10小时；自然冷却得到一种新型铌酸盐光催化材料。其中，含锶的化合物为SrCO3和Sr(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。有益效果及优点：本专利技术的Sr3CoNb2O9光催化剂，在可见光照射下能有效地降解有机污染物，化学稳定性好，可循环利用，无二次污染，具有较强的应用前景；制备方法简单，化学稳定性好，实验成本低，光谱响应范围宽，可以用于降解废水中的有机污染物。1、Sr3CoNb2O9光催化材料制备简单，对实验设备要求不高，便于操作；2、本专利技术制备的Sr3CoNb2O9光催化材料在可见光区域具有较好的响应，该催化材料能够高效的催化降解亚甲基蓝，具有良好的光催化活性，是一种高效的光催化材料。3、该光催化材料制备过程中无污染，无废气废液排放，生产成本低，环境友好。附图说明：图1，本专利技术实施例1技术方案制备样品的X射线粉末衍射图谱，XRD测试结果显示，所制备的Sr3CoNb2O9为单相材料，没有任何其它的杂质物相存在。图2，本专利技术实施例1所制得的Sr3CoNb2O9样品的扫描电子显微镜图谱。图3，本专利技术实施例1所制得的Sr3CoNb2O9样品紫外-可见漫反射光谱。图4，本专利技术实施例1所制得的Sr3CoNb2O9样品在不同的可见光照时间下对有机染料亚甲基蓝的降解曲线。具体实施方式本专利技术包括铌酸盐基光催化剂和铌酸盐基光催化剂制备方法。所述的铌酸盐基光催化剂，化学式为Sr3CoNb2O9；其中，按Sr3CoNb2O9的化学计量比，分别称取含Sr2+、Co2+/Co3+和Nb5+的化合物；含锶的化合物为SrCO3和Sr(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，Sr3CoNb2O9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。铌酸盐基光催化剂制备方法为：固相制备方法，制备成不规则颗粒状或者球状颗粒。所述的铌酸盐光催化剂的固相制备方法，步骤如下：(1)按照化学式Sr3CoNb2O9的计量比，分别称取含Sr2+、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；(2)将步骤(1)称取并研磨均匀的混合物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为650～850℃，煅烧时间为3～8小时；(3)将步骤(2)煅烧的混合物自然冷却后，研磨并混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为1000～1300℃，煅烧时间为6～10小时；自然冷却得到一种新型铌酸盐光催化材料。所述含锶的化合物为SrCO3和Sr(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。1、为了得到本专利技术中所使用的光催化剂，首先使用所需原料制备前驱体，即把作为原料的各种金属盐或氧化物按照目标组成化学计量比，在空气中氛围下先进行预煅烧，再在常压下于空气气氛中合成。2、由于有钴元素的存在，本专利技术的催化剂颜色为褐色，这能够有效利用光，且疏松多孔，比表面积较大，光生电子和空穴的扩散速度快，有利于载流子的分离，从而有较好的光催化性能。3、光催化降解亚甲基蓝活性评价采用自制光催化反应装置，光源灯为500瓦圆柱形氙灯，反应槽为使用硼硅酸玻璃制成的圆柱形光催化反应仪器，将光源灯插入到反应槽中，光源灯与液面间放置滤波片滤掉紫外光和红外光，并通入冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铌酸盐基光催化剂，其特征是：铌酸盐基光催化剂，化学式为Sr3CoNb2O9；其中，按Sr3CoNb2O9的计量比，分别称取含Sr

【技术特征摘要】
1.一种铌酸盐基光催化剂，其特征是：铌酸盐基光催化剂，化学式为Sr3CoNb2O9；其中，按Sr3CoNb2O9的计量比，分别称取含Sr2+、Co2+/Co3+和Nb5+的化合物；含锶的化合物为SrCO3和Sr(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。2.权利要求1所述的一种铌酸盐基光催化剂的制备方法，其特征是：铌酸盐基光催化剂制备方法为：固相制备方法，制备成不规则颗粒状或者球状颗粒。3.根据权利要求2所述的一种铌酸盐基光催化剂的其...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔学斌，聂新明，蒲锡鹏，田亚平，禚昌岩，
申请(专利权)人：徐州茵文特信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32