一种压电催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种压电催化剂及其制备方法，所述方法包括：将碳酸钡粉体、碳酸锶粉体、五氧化二铌粉体及熔盐相混合，得到混合物；将所述混合物熔融，得到熔融产物，去除所述熔融产物中的所述熔盐，得到SBN粉体；将所述SBN粉体在还原性气氛中退火，得到压电催化剂，所述压电催化剂包含SBN、SNO。通过氢气退火，将熔盐法得到的钨青铜结构的Sr

【技术实现步骤摘要】
一种压电催化剂及其制备方法
本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种压电催化剂及其制备方法。
技术介绍
压电催化剂在水中能够收集细微的机械振动能量，产生压电效应，并将振动能量转化为表面自由电荷，自由电荷与水和氧气相互作用，诱导产生氧化活性超氧自由基，所产生的氧化活性超氧自由基能够催化降解有机物。为了提升催化性能，压电催化剂多为异质结构，现有异质结构压电催化剂的制备方法大多需要将两种物质进行混合处理制备，得到如核壳结构的异质结。通过两种物质处理得到的异质结结构一般多为p-n结。很少有n-n异质结结构的简单合成方法，同时所得到的压电催化剂，催化效率偏低。因此，现有技术还有待于进一步的提升。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种压电催化剂及其制备方法，用于解决现有的压电催化剂催化效率偏低的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种压电催化剂制备方法，所述方法包括：将钨青铜结构材料在还原性气氛中退火，得到所述压电催化剂；所述钨青铜结构材料的化学式为(A1)4(A2)2B10O30或(A1)(A2)2(A3)4B10O30；其中，所述A1选自钙、锶、钡、铅中的一种，所述A2选自锂、钠、钾中的一种，所述A3选自锂、镁中的一种，所述B选自铌、钽、钛中的一种。可选地，所述的压电催化剂制备方法，其中，所述还原性气氛中，还原性气体为氢气或一氧化碳。可选地，所述的压电催化剂制备方法，其中，所述将钨青铜结构材料在还原性气氛中退火，得到所述压电催化剂的步骤，具体包括：将碳酸钡粉体、碳酸锶粉体、五氧化二铌粉体及熔盐相混合，得到混合物；将所述混合物熔融，得到熔融产物，去除所述熔融产物中的所述熔盐，得到SBN粉体；将所述SBN粉体在还原性气氛中退火，得到压电催化剂，所述压电催化剂包含SBN、SNO。可选地，所述的压电催化剂制备方法，其中，所述混合物中所述碳酸钡粉体、碳酸锶粉体、五氧化二铌粉体的化学摩尔比为1:1:2。可选地，所述的压电催化剂制备方法，其中，所述将所述混合物熔融，得到熔融产物，去除所述熔融产物中的所述熔盐，得到SBN粉体的步骤，具体包括：将所述混合物装入反应容器，在900-1350℃的惰性气氛中熔融，得到熔融产物；将所述熔融产物用去离子水洗涤后干燥得到Sr0.5Ba0.5Nb2O6纳米棒。可选地，所述的压电催化剂制备方法，其中，所述将所述SBN粉体在还原性气氛中退火，得到压电催化剂，所述压电催化剂包括SBN、SNO的步骤，具体包括：将所述SBN粉体在300-700℃的还原性气氛中退火，得到包含Sr0.5Ba0.5Nb2O6、Sr2Nb2O7的压电催化剂。可选地，所述的压电催化剂制备方法，其中，所述将所述SBN粉体在300-700℃的还原性气氛中退火，其中，退火时间为0.5-1小时。可选地，所述的压电催化剂制备方法，其中，所述惰性气氛中，惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的一种。可选地，所述的压电催化剂制备方法，其中，所述惰性气氛中，所述惰性气体的流速为0.5-2L/min。第二方面，本专利技术实施例提供一种压电催化剂，其中，所述压电催化剂采用如上所述的方法制备得到。有益效果：本专利技术实施例提供一种压电催化剂及其制备方法，通过将钨青铜结构材料在还原性气氛中退火，直接自生成异质结构的压电催化剂，然后在压电电场的作用下将大幅提高材料的压电催化性能。即本专利技术中所制备的压电催化剂在压电电场的作用下具有较高的压电催化效率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种压电催化剂的制备方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的压电催化剂制备工艺流程示意图；图3为原始的铌酸锶钡纳米棒扫描电镜图；图4为本专利技术实施例制备得到的铌酸锶钡/铌酸锶异质结结构扫描电镜图；图5为本专利技术实施例制备得到的铌酸锶钡/铌酸锶异质结结构透射电镜图；图6为本专利技术实施中铌酸锶钡/铌酸锶的X射线粉末衍射图；图7为本专利技术实施例所制备得到的铌酸锶钡/铌酸锶纳米复合物对罗丹明B的降解曲线图；图8为本专利技术实施例所制备得到的铌酸锶钡/铌酸锶纳米复合物对罗丹明B的降解一级反应速率k。图9为本专利技术实施例所制备得到的铌酸锶钡/铌酸锶纳米复合物，在超声压电产氢实验中氢气的产量图；图10为本专利技术实施例所制备得到的铌酸锶钡/铌酸锶纳米复合物，在超声压电产氢实验中氢气的产率图。具体实施方式本专利技术提供一种压电催化剂及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术实施例提供一种压电催化剂制备方法，其中，所述方法包括步骤：将具有钨青铜结构材料在还原性气氛中退火，得到所述压电催化剂。在本实施例中，所述钨青铜结构材料指的是具有化学式(A1)4(A2)2B10O30或(A1)(A2)2(A3)4B10O30的材料，其中，所述A1选自钙、锶、钡、铅中的一种，所述A2选自锂、钠、钾中的一种，所述A3选自锂、镁中的一种，所述B选自铌、钽、钛中的一种。示例性地，所述钨青铜结构材料包括但不限于铌酸锶钙，铌酸锶铅，钛酸钾钠，钛酸锶钡等。所述还原性气氛中的还原性气体可以是氢气、一氧化碳等。在本实施例中，通过采用还原性气体对钨青铜结构材料进行退火，钨青铜结构材料中的氧原子被还原性气体夺取，产生氧空位，当钨青铜结构材料中的氧空位增加到一定程度时，钨青铜结构材料分子结构会出现坍塌，从而生成第二相，由于分子结构发生了改变，使得退火后的钨青铜结构材料更加稳定，从而在压电电场的作用下能够大幅提高钨青铜结构材料的压电催化性能。如图1至图2所示，在本专利技术的一种实现方式中，所述将钨青铜结构材料在还原性气氛中退火，得到所述压电催化剂，具体包括：S100、将碳酸钡粉体、碳酸锶粉体、五氧化二铌粉体及熔盐相混合，得到混合物；S200、将所述混合物熔融，得到熔融产物，去除所述熔融产物中的所述熔盐，得到SBN粉体；S300、将所述SBN粉体在还原性气氛中退火，得到压电催化剂，所述压电催化剂包含SBN、SNO。在本实施例中，所述熔盐可以是氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)，即采用熔盐法合成SBN纳米棒，所得到的SBN是沿着C轴生长为纳米棒状结构。再通过强还原性气氛还原之后，铌酸锶钡(SBN)的氧原子被H2夺取，保持一段时间之后，铌酸锶钡分子结构坍塌，之前棒状结构慢慢缩减分散变形，有铌酸锶纳米片在铌酸锶钡纳米棒上生长出来，最后形成棒状片状结构。在本实施例中，所述熔盐法通常采用一种或数种低熔点的盐类作为反应介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电催化剂制备方法，其特征在于，所述方法包括：/n将钨青铜结构材料在还原性气氛中退火，得到所述压电催化剂；/n所述钨青铜结构材料的化学式为(A1)

【技术特征摘要】
1.一种压电催化剂制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将钨青铜结构材料在还原性气氛中退火，得到所述压电催化剂；
所述钨青铜结构材料的化学式为(A1)4(A2)2B10O30或(A1)(A2)2(A3)4B10O30；
其中，所述A1选自钙、锶、钡、铅中的一种，所述A2选自锂、钠、钾中的一种，所述A3选自锂、镁中的一种，所述B选自铌、钽、钛中的一种。


2.根据权利要求1所述的压电催化剂制备方法，其特征在于，所述还原性气氛中，还原性气体为氢气或一氧化碳。


3.根据权利要求1所述的压电催化剂制备方法，其特征在于，所述将钨青铜结构材料在还原性气氛中退火，得到所述压电催化剂的步骤，具体包括：
将碳酸钡粉体、碳酸锶粉体、五氧化二铌粉体及熔盐相混合，得到混合物；
将所述混合物熔融，得到熔融产物，去除所述熔融产物中的所述熔盐，得到SBN粉体；
将所述SBN粉体在还原性气氛中退火，得到压电催化剂，所述压电催化剂包含SBN、SNO。


4.根据权利要求3所述的压电催化剂制备方法，其特征在于，所述混合物中所述碳酸钡粉体、碳酸锶粉体、五氧化二铌粉体的化学摩尔比为1:1:2。


5.根据权利要求4所述的压电催化剂制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玮书，戴剑，李顺，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44