一种二氧化硅-稀土复合型光催化材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种二氧化硅

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光催化材料
，尤其是指一种二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]二氧化硅具有化学稳定性，无毒性，在电子、橡胶、塑料、涂料、食品、药品、化妆品、纺织、建筑、催化等领域具有重要应用。高比表面积二氧化硅，适合作为催化剂载体材料，实现高效吸附催化的作用。
[0003]光催化材料主要为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化锡、硫化镉等纳米半导体材料。为了提高半导体材料的催化活性以及拓宽光响应范围，将会采用减小半导体材料的尺寸，负载高比表面积材料上，对半导体材料进行异原子掺杂的方式。
[0004]长余辉材料是指材料受激发后，在夜间或者黑暗的环境下能够持续发光的储能材料，主要包括金属硫化物，稀土离子掺杂碱土金属铝酸盐系，稀土离子掺杂硅酸盐系三大类。长余辉金属硫化物材料，化学不稳定，容易发黑，逐渐被淘汰。稀土离子掺杂碱土金属铝酸盐系具有余辉亮度强，发光时间长等优点，但是存在耐水性差，发光光谱单一等缺点。稀土离子掺杂硅酸盐系具有化学性能稳定、耐水性强、发光光谱丰富等优点，但是整体发光性能不如稀土离子掺杂碱土金属铝酸盐系。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料及其制备方法与应用。本专利技术采用溶胶凝胶的方法，将光催化剂和长余辉材料同时负载于高比表面积的二氧化硅上，利用高比表面积二氧化硅的高效吸附和高的可见光透过率性能，提高光催化剂的催化效果，同时保护耐水性差的长余辉材料，实现在弱光和黑暗的外在环境下自发光催化的功能，可推广于污水处理、空气过滤、建筑涂层等领域。
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料，包括以下组分：二氧化硅、长余辉发光材料和光催化材料，通过二氧化硅、长余辉发光材料、光催化材料复合而成；所述二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料为多孔结构；其中，所述二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料是以二氧化硅为整体框架，长余辉发光材料和光催化材料均匀地被固定负载于二氧化硅上。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述二氧化硅、长余辉发光材料、光催化材料的质量比为280：1～50：1～50。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述二氧化硅为多孔结构，呈透明或半透明状态，平均孔径为5nm～40nm；优选为8nm～20nm。
[0009]其中，所述长余辉发光材料为稀土掺杂的发光材料；所述光催化材料选自金属氧化物、氮掺杂金属氧化物和碳掺杂金属氧化物中的一种或多种。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述稀土掺杂的发光材料选自CaAl2O4:Eu
2+
,Nd
3+
、
SrAl2O4:Eu
2+
,Dy
3+
、SrAl4O7:Eu
2+
,Dy
3+
、SrAl
12
O
19
:Eu
2+
,Dy
3+
、Sr4Al
14
O
25
:Eu
2+
,Dy
3+
、BaAl2O4:Eu
2+
,Dy
3+
、SrAl2O4:Ce
3+
、Sr2Si2O4:Ce
3+
、Sr3SiO5:Eu
2+
,Dy
3+
、Sr2Al2SiO7:Eu
2+
、Sr2ZnSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
、Sr2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
、Ca2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
、Ba2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
和(Sr,Ca)2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
中的一种或多种；所述稀土掺杂的发光材料的发光光谱为360nm～800nm；进一步的，优选为发光光谱为400nm～550nm，余辉时间大于8h，选自CaAl2O4:Eu
2+
,Nd
3+
、SrAl2O4:Eu
2+
,Dy
3+
、SrAl4O7:Eu
2+
,Dy
3+
、Sr4Al
14
O
25
:Eu
2+
,Dy
3+
、BaAl2O4:Eu
2+
,Dy
3+
、SrAl2O4:Ce
3+
、Sr2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
、Ca2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
和(Sr,Ca)2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
的一种或多种。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料的平均孔径为5nm～200nm，更优选为8nm～20nm；比表面积为200m2/g～1500m2/g，更优选为400m2/g～1200m2/g。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述光催化材料选自金属氧化物、氮掺杂金属氧化物和碳掺杂金属氧化物中一种或多种。优选地，所述光催化材料选自二氧化锡、二氧化钛、氧化锌、氮掺杂二氧化锡、氮掺杂二氧化钛、氮掺杂氧化锌、碳掺杂二氧化锡、碳掺杂二氧化钛和碳掺杂氧化锌的一种或多种。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述光催化材料形态是纳米二氧化锡粉末、纳米二氧化钛粉末、纳米氧化锌粉末、纳米氮掺杂二氧化锡粉末、纳米氮掺杂二氧化钛粉末、纳米氮掺杂氧化锌粉末、纳米碳掺杂二氧化锡粉末、纳米碳掺杂二氧化钛粉末、纳米碳掺杂氧化锌粉末或者纳米二氧化锡分散液、纳米二氧化钛分散液、纳米氧化锌分散液、纳米氮掺杂二氧化锡分散液、纳米氮掺杂二氧化钛分散液、纳米氮掺杂氧化锌分散液、纳米碳掺杂二氧化锡分散液、纳米碳掺杂二氧化钛分散液、纳米碳掺杂氧化锌分散液的一种；优选为纳米二氧化锡分散液、纳米二氧化钛分散液、纳米氧化锌分散液、纳米氮掺杂二氧化锡分散液、纳米氮掺杂二氧化钛分散液、纳米氮掺杂氧化锌分散液、纳米碳掺杂二氧化锡分散液、纳米碳掺杂二氧化钛分散液、纳米碳掺杂氧化锌分散液；更优选为纳米二氧化锡水分散液、纳米二氧化钛水分散液、纳米氧化锌水分散液、纳米氮掺杂二氧化锡水分散液、纳米氮掺杂二氧化钛水分散液、纳米氮掺杂氧化锌水分散液、纳米碳掺杂二氧化锡水分散液、纳米碳掺杂二氧化钛水分散液、纳米碳掺杂氧化锌水分散液。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料，其特征在于，包括以下组分：二氧化硅、长余辉发光材料和光催化材料；所述二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料为多孔结构；其中，所述长余辉发光材料为稀土掺杂的发光材料；所述光催化材料选自金属氧化物、氮掺杂金属氧化物和碳掺杂金属氧化物中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的二氧化硅
‑
稀土复合型光催化材料，其特征在于，所述稀土掺杂的发光材料选自CaAl2O4:Eu
2+
,Nd
3+
、SrAl2O4:Eu
2+
,Dy
3+
、SrAl4O7:Eu
2+
,Dy
3+
、SrAl
12
O
19
:Eu
2+
,Dy
3+
、Sr4Al
14
O
25
:Eu
2+
,Dy
3+
、BaAl2O4:Eu
2+
,Dy
3+
、SrAl2O4:Ce
3+
、Sr2Si2O4:Ce
3+
、Sr3SiO5:Eu
2+
,Dy
3+
、Sr2Al2SiO7:Eu
2+
、Sr2ZnSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
、Sr2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
、Ca2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
、Ba2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
和(Sr,Ca)2MgSi2O7:Eu
2+
,Dy
3+
中的一种或多种。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁海金，黄尚明，钟松华，徐先进，马江平，
申请(专利权)人：江西联锴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：