一种复合光催化剂La制造技术

本发明专利技术以La

【技术实现步骤摘要】
一种复合光催化剂La2O3/TiO2及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种治理染料废水污染的新颖复合光催化剂，及其制备方法和应用，属于环境材料化学领域。
技术介绍
半导体之间进行耦合，主要能够使一种半导体光催化量子效率，得到有效提高。因为半导体耦合，可以在二者界面之间形成异质结，这样可以充分利用两种半导体能级结构的互补性，即利用两种半导体之间的能级差，导致电子与空穴获得有效分离，达到促进光生电子与空穴对发生分离、转移、传递的目的，这样就抑制了光生电子与空穴发生复合。然而，二氧化钛在光催化技术应用方面，还存在的技术难题，可以通过其它半导体材料与之复合，获得很好解决。通过与其它材料进行复合，不仅可以拓宽二氧化钛的光谱响应范围，实现对可见光充分利用，而且，还能有效分离光生电子－空穴对，提高其量子效率；另一方面，通过与不同半导体材料复合，不仅能充分发挥各复合基元自身的优势，而且，还可产生协同效应，实现共同催化的效果。稀土元素复合改性为二氧化钛获得更高的催化活性提供了一个重要途径。为了提高二氧化钛光催化性能，以及提高其对可见光的利用效率，目前，国内外研究重点集中于:催化剂的固定，拓展可见光波长响应范围，提高光催化量子产率及工业化应用等三个领域(参见：梁春华.稀土Ce掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能研究[J].吉林化工学院学报，2015,32(4):8-11；高航，高梅，李松田，等.稀土金属Dy掺杂TiO2光催化剂的制备及其对孔雀石绿降解性能的研究[J].应用化工，2015,44(10):1889-1892；柴瑜超，林琳，赵斌，等.稀土掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展[J].材料导报A，2013，27(1)：38-44)。由于稀土元素具备特殊的光谱性质和电子结构，其可以在光吸收性能、表面吸附性能、晶体结构和能带结构等方面，对TiO2光催化剂进行修饰改性，同时，还能够构造出诸多新型光催化剂体系，具有很大应用前景(参见：张文明，李玲，张华艳，等.镧掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液的制备及光催化性能[J].大气与环境光学学报，2013,8(6):428-433)。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人课题组以La2O3和TiO2为前驱体，制备了La2O3/TiO2光催化剂，并对La2O3/TiO2进行了扫描电镜、X-射线衍射、光致发光光谱、紫外-可见漫反射、红外光谱表征。以亚甲基蓝为光催化降解的模型化合物，考察了La2O3含量、煅烧温度、催化剂用量对La2O3/TiO2光催化性能的影响，通过亚甲基蓝染料的光催化降解、评价了La2O3/TiO2的光催化活性，开发出一种性能优良的治理染料污水的光催化材料，从而完成了本专利技术。因此，本专利技术提供一种La2O3/TiO2复合光催化剂，其由La2O3和TiO2经复合而成。本专利技术还提供一种制备La2O3/TiO2复合光催化剂的方法,包括：步骤1，准备TiO2和La2O3,步骤2，将La2O3和TiO2混合在一起，经处理获得La2O3/TiO2复合光催化剂。步骤1中，使用La2O3的量少于TiO2的量，优选地，按重量份计，La2O3的使用量占两种材料的0.5％至20％，优选1％至10％。步骤2中，所述处理包括干燥、研磨，优选干燥而不煅烧。根据本专利技术提供的光催化剂,其紫外-可见漫反射光谱图中，La2O3/TiO2的特征吸收波长相比TiO2发生了蓝移,其X射线衍射图中，表现出特征(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)反射，表明TiO2以锐钛矿相晶体存在，其扫描电镜图像中，其形貌为颗粒聚集在一起的球状体，La2O3部分或完全附着在TiO2表面上。本专利技术的复合光催化剂可用于降解染料废水，例如所述染料废水中含有亚甲基蓝。附图说明图1为催化剂样品X射线衍射图。TiO2，1％La2O3/TiO2，3％La2O3/TiO2，9％La2O3/TiO2；图2为紫外-可见漫反射光谱图。TiO2，1％La2O3/TiO2，3％La2O3/TiO2，9％La2O3/TiO2；图3为催化剂光致发光光谱图。TiO2，1％La2O3/TiO2，3％La2O3/TiO2，9％La2O3/TiO2；图4为催化剂红外光谱图。TiO2，1％La2O3/TiO2，3％La2O3/TiO2，9％La2O3/TiO2；图5为催化剂扫描电镜图像。(a)La2O3，(b)TiO2，(c)3％La2O3/TiO2；图6为催化剂组成对其光催化活性影响图。0：TiO2，1：1％La2O3/TiO2，3：3％La2O3/TiO2，9：9％La2O3/TiO2；图7为煅烧温度对La2O3/TiO2催化活性影响图。室温，550℃，850℃；图8为催化剂的用量对La2O3/TiO2催化活性的影响。0.04，0.08，0.10，0.15。具体实施方式根据本专利技术，首先提供一种La2O3/TiO2复合光催化剂，其由La2O3和TiO2经复合而成。为了制备本专利技术的复合光催化剂，按以下步骤进行：步骤1，准备La2O3和TiO2。步骤1中，为了制备复合光催化剂，准备La2O3和TiO2，二者可以为市售产品，也可以由各自的盐化合物转化而得，如由La2CO3经煅烧而获得La2O3。根据本专利技术，出于成本和效率考虑，优选地，使用La2O3的量少于TiO2的量。例如按重量份计，La2O3的使用量占两种材料的0.5％至20％，优选La2O3的使用量占两种材料的1％至10％，例如La2O3的使用量占两种材料的1％时，记为1％La2O3/TiO2，La2O3的使用量占两种材料的10％时，记为10％La2O3/TiO2。步骤2，将La2O3和TiO2混合在一起，经处理获得La2O3/TiO2复合光催化剂。本专利技术中，所述处理包括干燥、研磨。干燥可以在干燥箱中进行，除去可能含有的水分。根据本专利技术，干燥在不高于煅烧温度下进行，例如在干燥箱中进行，或在低于100℃下进行，甚至可以在室温下进行。根据本专利技术，进行干燥而不进行煅烧。所述煅烧一般可是指在300至1000℃，优选500至900℃，更优选550℃至850℃的温度下进行。然后进行研磨，获得粒径较小并且均匀的颗粒，例如研磨成粉状，最终获得La2O3/TiO2复合光催化剂。本专利技术提供的La2O3/TiO2复合光催化剂：其紫外-可见漫反射光谱图中，La2O3/TiO2的特征吸收波长相比TiO2发生了蓝移；其光致发光光谱图中，样品在390-440nm处，峰的强度顺序为TiO2＞1％La2O3/TiO2＞9％La2O3/TiO2＞3％La2O3/TiO2。其红外光谱图中，La2O3/TiO2复合催化剂的化学结构与TiO2基本一致，表明两类样品在结构上基本相似。其X射线衍射图中，无论是TiO2还是La2O3/TiO2光催化剂，样品中均表现出特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种La

【技术特征摘要】
1.一种La2O3/TiO2复合光催化剂，其由La2O3和TiO2经复合而成。


2.一种制备La2O3/TiO2复合光催化剂的方法,其特征在于：包括下列步骤：
步骤1，准备TiO2和La2O3,
步骤2，将La2O3和TiO2混合在一起，经处理获得La2O3/TiO2复合光催化剂。


3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于：步骤1中，使用La2O3的量少于TiO2的量。


4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于：步骤1中，按重量份计，La2O3的使用量占两种材料的0.5％至20％，优选1％至10％。


5.根据权利要求1至4之一所述的方法,其特征在于：步骤2中，所述处理包括干燥、研磨，优选干燥而不煅烧。

【专利技术属性】
技术研发人员：崔玉民，殷榕灿，胡向阳，储陆峰，李慧泉，
申请(专利权)人：阜阳师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34