一种能带结构可调的LaB制造技术

本发明专利技术涉及水污染处理用催化剂技术领域，且公开了一种能带结构可调的LaB

【技术实现步骤摘要】
一种能带结构可调的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水污染处理用催化剂
，具体为一种能带结构可调的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着环境污染和能源短缺问题日趋严重，寻找环境友好、选择性高以及符合可持续发展战略的新型材料以维持绿色生态系统迫在眉睫，光催化技术的发现揭示了利用太阳能分解水制氢或将太阳能直接转化为化学能的可能性，但光催化技术发展的瓶颈在于寻找能够在可见光区稳定存在的光催化剂，钙钛矿ABO3长期以来以其良好的导电性、结构可控、价格低廉和稳定性好等优点被广泛用于光催化技术。
[0003]在钙钛矿氧化物ABO3中，LaMnO3是近年来研究较多的一种可见光响应的半导体光催化材料，尽管对太阳能的利用率较高，钙钛矿材料的光量子效率却严重制约着它的应用，在光催化反应过程中光生电子和空穴对的复合极大减少了有效电荷的数量，LaMnO3的光催化性能亟待提高。
[0004]由于钙钛矿的理想结构呈立方晶系，元素周期表中有90％的金属元素都可以进入钙钛矿结构中，因此钙钛矿具有能带结构可调的性质，基于此，本申请提出一种能带结构可调的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂及其制备方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种能带结构可调的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂及其制备方法，该一种能带结构可调的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂选择与Mn3+半径相似的B位金属掺杂的方式对LaMnO3催化剂的能带结构进行调控，除了通过调节材料的能带位置减小带隙，增强LaMnO3在太阳能光谱中的响应范围之外，由此导致的电荷重排还能加快电荷的迁移速率，提高光生电子和空穴的分离几率，改善光催化反应过程中的光量子效率。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现上述目的，在本专利技术的第一个方面提供一种能带结构可调的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂，所述光催化剂通过向LaMnO3光催化剂中引入B位金属元素采用溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备得。
[0009]其中，所述B位金属元素为Ni、Mg、Mo、Fe、Cr或Co，所述B位金属元素的前驱体为硝酸盐，所述光催化剂LaB
x
Mn1‑
x
O3中x为0.1
‑
0.9。
[0010]上述LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂作为半导体材料时能带结构可调节，具体的，通过调控B位元素与Mn元素之间的相对比例来得到不同能带结构的半导体材料LaB
x
Mn1‑
x
O3，其可应用在染料废水降解中，具体包括亚甲基蓝、罗丹明B或甲基橙。
[0011]在本专利技术另一方面提供一种上述LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1、称取一定质量的B位元素前驱体和Mn(NO3)2·
4H2O，将其分散于一定体积的去
离子水中，经过搅拌得到均一稳定的透明溶液；
[0013]S2、向上述溶液中加入一定质量的一水合柠檬酸，借助超声辅助分散后，转移至恒温条件下持续搅拌得到水凝胶；
[0014]S3、将得到的水凝胶转移至恒温干燥箱中持续干燥，完全除去水分；
[0015]S4、将得到的材料转移至马弗炉中在800
‑
900℃条件下反应3
‑
5h；
[0016]S5、将得到的粉末状材料研磨一段时间，即得到LaB
x
Mn1‑
x
O3材料。
[0017]其中，所述金属前驱体与一水合柠檬酸的化学质量比为1:1
‑
1:3。
[0018](三)有益效果
[0019]与现有技术相比，本专利技术提供了一种能带结构可调的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂及其制备方法，具备以下有益效果：
[0020]本专利技术成功合成了一系列B位元素掺杂的LaB
x
Mn1‑
x
O3半导体材料，在模拟太阳光条件下照射1h之后，Mg元素掺杂LaMnO3制备得到的LaMg
0.5
Mn
0.5
O3光催化剂对亚甲基蓝的去除率达到了51.2％，与纯的LaMnO3光催化剂相比，光催化性能提高了17.6％，当改变Mg元素的掺杂量时，制备得到的LaMg
0.1
Mn
0.9
O3光催化剂的光催化性能是最好的，在相同条件下对亚甲基蓝的去除率可高达100％，根据莫特
‑
肖特基测试结果来看，这可能是由于Mg元素掺杂改变了LaMnO3的电子结构，光量子效率得到提高所致。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中B位元素掺杂制备的LaB
0.5
Mn
0.5
O3半导体光催化剂的XRD表征分析结果示意图；
[0022]图2为本专利技术中LaB
0.5
Mn
0.5
O3和LaMg
x
Mn1‑
x
O3半导体光催化剂的光催化性能测试结果示意图；
[0023]图3为本专利技术中LaMnO3和LaMg
x
Mn1‑
x
O3半导体光催化剂的莫特肖特基曲线图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在钙钛矿氧化物ABO3中，LaMnO3是近年来研究较多的一种可见光响应的半导体光催化材料，尽管对太阳能的利用率较高，钙钛矿材料的光量子效率却严重制约着它的应用，在光催化反应过程中光生电子和空穴对的复合极大减少了有效电荷的数量，LaMnO3的光催化性能亟待提高。
[0026]由于钙钛矿的理想结构呈立方晶系，元素周期表中有90％的金属元素都可以进入钙钛矿结构中，因此钙钛矿具有能带结构可调的性质，基于此，在本专利技术的第一个方面，旨在提供一种能带结构可调的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂，该光催化剂通过向LaMnO3光催化剂中引入B位金属元素采用溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备得，其中，所述B位金属元素为Ni、Mg、Mo、Fe、Cr或Co，在具体的制备过程中，所述B位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能带结构可调的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂，其特征在于，所述光催化剂通过向LaMnO3光催化剂中引入B位金属元素采用溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备得。2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，所述B位金属元素为Ni、Mg、Mo、Fe、Cr或Co。3.根据权利要求2所述的光催化剂，其特征在于，所述B位金属元素的前驱体为硝酸盐。4.根据权利要求3所述的光催化剂，其特征在于，所述光催化剂LaB
x
Mn1‑
x
O3中x为0.1
‑
0.9。5.一种权利要求1
‑
4中任一项所述的LaB
x
Mn1‑
x
O3光催化剂作为半导体材料的能带结构调节方法，其特征在于，通过调控B位元素与Mn元素之间的相对比例来得到不同能带结构的半导体材料LaB
x
Mn1‑
x
O3。6.一种权利要求1
‑
4中任一项所述的LaB
x
Mn1‑
x

【专利技术属性】
技术研发人员：焦丹花，蔡晓东，
申请(专利权)人：贵州民族大学，
类型：发明
国别省市：