碳酸钡光催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种碳酸钡光催化剂，该BaCO3光催化剂由于其结构中所存在的缺陷能够在BaCO3的能带中形成中间能级，进而拓展其光响应范围，从而具有优异的紫外光光催化性能。本发明专利技术所制备的BaCO3在紫外光驱动下对NO的去除率为20％‑60％，对甲基橙的去除率为20％‑70％，且能够应用于空气污染的净化、废水处理、太阳能转化制氢、杀菌或药品制备等领域。本发明专利技术提供的碳酸钡光催化剂的制备方法反应条件温和、制备方法简单、操作简单，利于其大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光催化剂
，更为具体地说，涉及碳酸钡光催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
随着工业化进程的加快和经济的快速发展，环境问题已成为阻碍社会和谐可持续发展的难题，尤其是大气污染问题日渐显著。传统的室内污染净化技术大多采用活性炭吸附，但活性炭只是将污染物从气相转移到固相，存在后处理和再生问题。面对近些年环境污染的挑战和压力，绿色化学技术已成为人类社会能否可持续发展的必然要求。在各种不同的绿色化学技术中，光催化因其反应条件温和、无二次污染和可直接利用太阳能驱动反应等特性成为较有前途的技术之一。通常，光催化剂采用的是半导体，而半导体光催化剂包括氧化物、硫化物、氮化物、金属盐以及部分非金属单质，如Si、Se、P、B等。当用能量大于其带隙宽度的光照射时，受激电子从价带跃迁至导带,此时导带获得光生电子，价带留下光生空穴，电子和空穴能与半导体表面诱导一系列的化学反应。最近有研究发现金属基于自身的等离子体效应也表现出优异的光催化性能，如研究发现Au在惰性的Al2O3基底上对有机污染物表现出可见光降解活性；单质Ag颗粒也表现出良好的可见光催化氧化性能；单质Bi对NO也表现出了优异的紫外光去除性能。现有光催化技术仅限于半导体和金属，然而对绝缘体的光催化性能还未见报道。类似于半导体，绝缘体由价带和导带组成，其价带和导带间的带隙过大而不能被太阳光所激发，从而使得绝缘体在光催化领域受到很大的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种碳酸钡光催化剂的制备方法及碳酸钡光催化剂的应用，所制备的光催化剂在空气污染的净化、废水处理、太阳能转化制氢、杀菌或药品制备等领域表现出极大的潜力。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供了一种碳酸钡光催化剂，所述碳酸钡光催化剂应用于紫外光条件下的空气污染的净化、废水处理、太阳能转化制氢、杀菌或药品制备。优选地，所述碳酸钡作为光催化剂在紫外光条件下对NO的去除率为20％-60％，对甲基橙的去除率为20％-70％。一种碳酸钡光催化剂的制备方法，所述碳酸钡光催化剂的制备方法包括：S01：按照摩尔比为10:1-100称取可溶性钡盐和可溶性碳酸盐；S02：将所述可溶性钡盐和所述可溶性碳酸盐分别溶解于去离子水中，形成钡盐溶液和碳酸盐溶液；S03：将所述钡盐溶液和所述碳酸盐溶液混合，并搅拌0.5h-24h，静置，得到碳酸钡沉淀；S04：将所述碳酸钡沉淀离心、过滤和洗涤，并将洗涤后的所述碳酸钡沉淀在温度为50℃-100℃下烘干，得到碳酸钡光催化剂。优选地，所述可溶性钡盐为硝酸钡、醋酸钡或氯化钡。优选地，所述可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。优选地，所述可溶性钡盐和所述可溶性碳酸盐的摩尔比为10：5-20。优选地，步骤S03中所述将所述钡盐溶液和所述碳酸盐溶液混合为：将所述钡盐溶液滴加到所述碳酸盐溶液中。优选地，所述烘干温度为60℃-70℃。优选地，所述碳酸钡光催化剂为纳米颗粒状的碳酸钡。优选地，所述碳酸钡光催化剂的粒径为0.05μm-10μm。本专利技术提供的碳酸钡光催化剂由于碳酸钡(BaCO3)的结构中所存在的缺陷能够在BaCO3的能带中形成中间能级，进而拓展其光响应范围，从而具有优异的紫外光光催化性能。本专利技术所制备的BaCO3在紫外光驱动下对NO的去除率为20％-60％，对甲基橙的去除率为20％-70％，且能够应用于空气污染的净化、废水处理、太阳能转化制氢、杀菌或药品制备等领域。本专利技术提供的碳酸钡光催化剂的制备方法反应条件温和、制备方法简单、操作简单，利于其大规模生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术实施例提供的碳酸钡光催化剂的制备方法的制备流程图；图2是本专利技术实施例提供的碳酸钡光催化剂的制备方法的SEM图(scanning electron microscope，即扫描电子显微镜)；图3是本专利技术实施例提供的碳酸钡光催化剂的制备方法的XRD图(X-ray diffraction，即X射线衍射)；图4是本专利技术实施例提供的碳酸钡光催化剂的制备方法的EPR图(electron paramagnetic resonance，即电子顺磁共振)；图5是本专利技术实施例提供的碳酸钡光催化剂的制备方法所制备的BaCO3光催化剂紫外光条件下对NO去除的去除效率图；图6是本专利技术实施例提供的碳酸钡光催化剂的制备方法所制备的BaCO3光催化剂紫外光条件下对甲基橙去除的去除效率图。具体实施方式本专利技术实施例提供的碳酸钡光催化剂的制备方法及碳酸钡光催化剂的应用，所制备的光催化剂在空气污染的净化、废水处理、太阳能转化制氢、杀菌或药品制备等领域表现出极大的潜力。请参考附图1，附图1示出了本专利技术实施例提供的碳酸钡光催化剂的制备方法工艺流程。具体的，本专利技术提供的碳酸钡光催化剂的制备方法包括以下步骤：S01：按照摩尔比为10:1-100称取可溶性钡盐和可溶性碳酸盐；S02：将所述可溶性钡盐和所述可溶性碳酸盐分别溶解于去离子水中，形成钡盐溶液和碳酸盐溶液；S03：将所述钡盐溶液和所述碳酸盐溶液混合，并搅拌0.5-24h混匀，得到碳酸钡沉淀；S04：将所述碳酸钡沉淀离心、过滤和洗涤，并将洗涤后的所述碳酸钡沉淀在温度为50-100℃下烘干，得到碳酸钡光催化剂。其中，在制备碳酸钡光催化剂的过程中，可溶性钡盐为硝酸钡、醋酸钡或氯化钡，可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。可溶性钡盐和可溶性碳酸盐在称量时的摩尔比例为10：1-100，优选的摩尔比例为10：5-20，最优选的摩尔比例为1：1。可溶性钡盐和可溶性碳酸盐分别溶于水后，形成钡盐溶液和碳酸盐溶液，该钡盐溶液和碳酸盐溶液可任意混合，搅拌后得到碳酸钡沉淀。其中，较为优选地，钡盐溶液和碳酸盐溶液在混合时将钡盐溶液滴加到碳酸盐溶液中，此时所形成的碳酸钡光催化剂的能带中形成中间能级更宽，更有利于拓展其光响应范围，进而加强碳酸钡光催化剂在紫外光下的催化性能。本专利技术实施例对搅拌的参数，如搅拌的时间，搅拌的温度等没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌的技术方案即可。在本专利技术实施例中，搅拌的时间为0.5h-24h，优选为1h-10h，最优选为1h；静置的时间为0.5h-24h，优选为1h-10h，最优选为1h。所制得的碳酸钡沉淀经过离心、过滤、洗涤和干燥后得到碳酸钡光催化剂。其中，本专利技术实施例对离心分离、过滤、水洗及有机溶剂洗涤没有限制，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可。在本专利技术实施例中，水洗时所用水选取去离子水，水洗次数为1-5次；有机溶剂洗涤时所选溶剂优选为乙醇溶液，有机溶剂洗涤的次数为1-5次。本专利技术实施例不对烘干的参数，如温度、时间及方法等进行特殊限制，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可。在本专利技术实施例中，固体物质烘干时的温度优选为50℃-100℃，更优选地，烘干温度为60℃-90℃，最优选地，烘干温度为60℃-70℃。经过上述步骤和条件制备的碳酸钡光催化剂在结构上具有如氧缺陷类的缺陷，尤其是氧缺陷对碳酸钡光催化剂的催化效果最为明显，这是由于氧缺陷能够在BaCO3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸钡光催化剂，其特征在于，所述碳酸钡光催化剂应用于紫外光条件下的空气污染的净化、废水处理、太阳能转化制氢、杀菌或药品制备。

【技术特征摘要】
1.一种碳酸钡光催化剂，其特征在于，所述碳酸钡光催化剂应用于紫外光条件下的空气污染的净化、废水处理、太阳能转化制氢、杀菌或药品制备。2.根据权利要求1所述的碳酸钡光催化剂，其特征在于，所述碳酸钡作为光催化剂在紫外光条件下对NO的去除率为20％-60％，对甲基橙的去除率为20％-70％。3.一种如权利要求2所述的碳酸钡光催化剂的制备方法，其特征在于，所述碳酸钡光催化剂的制备方法包括：S01：按照摩尔比为10:1-100称取可溶性钡盐和可溶性碳酸盐；S02：将所述可溶性钡盐和所述可溶性碳酸盐分别溶解于去离子水中，形成钡盐溶液和碳酸盐溶液；S03：将所述钡盐溶液和所述碳酸盐溶液混合，并搅拌0.5h-24h，静置，得到碳酸钡沉淀；S04：将所述碳酸钡沉淀离心、过滤和洗涤，并将洗涤后的所述碳酸钡沉淀在温度为50℃-100℃下烘干，得到碳酸钡光催化剂。4.根据权利要求3所述的碳酸钡光...

【专利技术属性】
技术研发人员：董帆，熊婷，孙艳娟，李欣蔚，崔雯，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50