一种新型高活性硼酸铟光催化剂制造技术

本发明专利技术发现和研制出一种“新型高活性硼酸铟光催化剂”，其化学式为ＩｎＢＯ３。以铟盐、含硼化合物和碱性化合物为前驱体、添加稀释剂、采用共沉淀法制备的高活性硼酸铟光催化剂为六方晶系，具有分散性好、稳定性强、光催化活性高等特点，其光催化效率远超过纯ＴｉＯ２。该研究成果将为设计、制备新型高效光催化剂及其在环境净化领域的应用开辟新的方向。

【技术实现步骤摘要】
一种新型高活性硼酸铟光催化剂
本专利技术发现和研制出一种“新型高活性硼酸铟光催化剂”，该催化剂具有优异的光 催化性能，其光催化效率远超过纯Ti02。本专利技术属于光催化
，主要应用于环境净化领 域，为利用光催化技术降解水和大气中的污染物提供了一种新型高活性硼酸铟光催化剂。
技术介绍
当今世界能源危机和环境恶化迫使人们寻找更清洁、可再生的新能源和治理环境 的新方法。近年来，对光催化材料的研究已经取得很大进展。Fujishima和Honda在1972 年发现二氧化钛(Ti02)电极在近紫外光的作用下能使水在常温下分解产生氢气和氧气，开 创了半导体多相光催化的研究。与其他催化剂相比，Ti02具有稳定性较好和光催化效率相 对较高的特点，但是对于降解大气和水中污染物，Ti02的光催化效率尚未达到实际应用的 要求，仍然存在着光催化效率较低和环境净化功效差等问题。硼酸铟(InB03)是一种性能优异的宽禁带半导体，禁带宽度为3. 26eV,由于其良 好的物理和化学特性而被广泛研究和应用。掺杂稀土元素的硼酸铟具有很好的荧光特性， 如Eu3+掺杂InB03在阴极射线和紫外线激发下发射出红色的荧光，衰减时间10ms，主要用 于电视机显像管；Tb3+掺杂1他03在阴极射线和紫外线激发下发黄绿色荧光，发光主峰波长 550nm，衰减时间(10% ) 15ms，主要用作单色显示管，如计算机终端显示器。相关专利如阴 极射线管(申请号85102041，荷兰菲利浦光灯制造公司)；具有发光的原硼酸铟的阴极射 线管(申请号86100953，已授权，荷兰菲利浦光灯制造公司)。同时InB03也是一种光催化剂，在环境净化领域具有广泛的应用前景。但是，目前 InB03在光催化降解大气和水中污染物的研究工作尚未见报道。本专利技术在光催化降解大气 和水中污染物的研究中发现，InB03具有优异的光催化性能，并研制出“新型高活性硼酸铟 光催化剂”。该催化剂为六方晶系，具有分散性好、稳定性强、光催化活性高等特点，其光催 化效率已超过纯Ti02，该研究成果将为设计、制备新型高效光催化剂及其在环境净化领域 的应用开辟新的方向。
技术实现思路
本专利技术以铟盐、含硼化合物和碱性化合物为前驱体，添加稀释剂，采用共沉淀法 制备高活性硼酸铟光催化剂。本专利技术的优点在于发现和研制出一种“新型高活性硼酸铟 光催化剂”，该催化剂分散性好，稳定性强，具有优异的光催化性能，其光催化效率远超过纯 Ti02。这是由于硼酸铟的禁带宽度为3. 26eV，可以有效利用紫外光降解有机污染物分子，表 明硼酸铟光催化剂在降解有机物污染等环境净化方面具有显著功效，将为设计、制备新型 高效光催化剂及其在环境净化领域的应用开辟新的方向。附图说明图1实施例1、2、3的X射线衍射图谱；图2实施例1、2、3的紫外光催化降解对氯苯酚曲线(与无光催化剂、纯TiO2比 较)°以下结合具体实施例和附图对本专利技术做进一步描述，并具体说明本专利技术的光催化 效果。具体实施方式本专利技术的具体制备方法如下①在常温下，将一定量的铟盐溶液加入稀释剂，搅拌 15分钟；稀释剂与铟盐溶液的体积比为2 1-10 1 ；②将一定量的含硼化合物加入上述 反应体系，充分搅拌15分钟使其完全溶解；铟盐与含硼化合物的摩尔比为1 5-1 1 ； ③向体系加入一定量的碱性化合物溶液，铟盐与碱性化合物的摩尔比为1 15-1 3； 在室温下剧烈搅拌2-8小时，得到白色沉淀物，室温下静置1-5天；④将该沉淀物经 700C -120°C烘干，研磨成粉末，在空气气氛中400°C -1100°C煅烧2. 0—5. 0小时；⑤用高 纯水洗涤3-5次，经70°C -12(TC烘干后再次研磨，即制得高活性硼酸铟光催化剂。以上制备过程中，所述铟盐可以是氯化铟、硝酸铟或醋酸铟中的任何一种。所述含硼化合物可以为硼酸、硼砂、硼酸钠、硼酸钾、硼酸铵、偏硼酸、偏硼酸钠、 偏硼酸钾、四硼酸、四硼酸钠或四硼酸钾中的任何一种。所述碱性化合物可以是氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的任何一种。所述稀释剂可以是高纯水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、四丁醇中的任何一 种或几种混合；优选高纯水和无水乙醇。光催化活性的评价方法以400W的Philips HPA 400/30S灯作为外照光源，辐射 波长为λ > 320nm ；催化剂用量为IOmg ；反应器距光源15cm ；40mL浓度为50Χ1(Γ6πιΟ1/ L的对氯苯酚溶液作为目标降解物；对氯苯酚溶液内通O2量为6mL/min ；磁力搅拌保持体 系中溶液浓度和温度平衡，风扇风冷保持反应温度在；每隔15min取1. 5mL 反应液离心分离，取上层清液，以4一氨基氨替吡啉作为显色剂，用紫外一可见分光光度计 (UV-16PC，岛津公司)测定对氯苯酚溶液浓度，标定催化剂的光催化活性。为更好的理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但是本发 明要求保护的范围并不局限于实施例所表示的范围。实施例1在常温下，量取50mL高纯水置于磁力搅拌器上搅拌，加入5mL氯化铟溶液 (5X10_3mOl)，搅拌15分钟；将720mg硼酸(1. 16 XlO^mol)加入体系，充分搅拌15分钟使 其完全溶解；加入3mL浓度为25%的氨水(4X10_2mol)；在室温下剧烈搅拌4小时，得到白 色沉淀物，室温下静置1天；将该沉淀物放置在烘箱中100°C烘10小时以蒸发溶剂，用玛瑙 研钵研磨成粉末，放入坩埚在马弗炉450°C空气气氛中煅烧2. 5小时；用高纯水洗涤3次， 经100°C烘干后再次研磨，即得到高活性硼酸铟光催化剂Y1。该催化剂中，InBO3大量结晶 并呈六方晶系，平均粒径为16. 2nm,比表面积为4. 8m2/g。用上述光催化活性评价方法，在 紫外光激发下，1小时后对氯苯酚的降解率为72%。实施例2在常温下，量取50mL高纯水置于磁力搅拌器上搅拌，加入5mL氯化铟溶液 (5X10_3mOl)，搅拌15分钟；将720mg硼酸(1. 16 XlO^mol)加入体系，充分搅拌15分钟使其完全溶解；加入15mL氢氧化钠溶液(lmol/L)；在室温下剧烈搅拌4小时，得到白色沉淀 物，室温下静置1天；将该沉淀物放置在烘箱中100°C烘10小时以蒸发溶剂，用玛瑙研钵研 磨成粉末，放入坩埚在马弗炉650°C空气气氛中煅烧2. 5小时；用高纯水洗涤3次，经100°C 烘干后再次研磨，即得到高活性硼酸铟光催化剂Y2。该催化剂中，InBO3大量结晶并呈六方 晶系，平均粒径为47. 3nm,比表面积为3. 9m2/g。用上述光催化活性评价方法，在紫外光激 发下，1小时后对氯苯酚的降解率为67. 3%。实施例3 在常温下，量取50mL高纯水置于磁力搅拌器上搅拌，加入5mL氯化铟溶液 (5X10_3mOl)，搅拌15分钟；将720mg硼酸(1. 16 XlO^mol)加入体系，充分搅拌15分钟使 其完全溶解；加入15mL氢氧化钠溶液(lmol/L)；在室温下剧烈搅拌4小时，得到白色沉淀 物，室温下静置1天；将该沉淀物放置在烘箱中100°C烘10小时以蒸发溶剂，用玛瑙研钵研 磨成粉末，放入坩埚在马弗炉80(TC空气气氛中煅烧2. 5小时；用高纯水洗涤3次，经100°C 烘干本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术发现和研制出一种“新型高活性硼酸铟光催化剂”，其化学式为ＩｎＢＯ↓［３］，其特征在于：以铟盐、含硼化合物和碱性化合物为前驱体、添加稀释剂、采用共沉淀法制备的高活性硼酸铟光催化剂为六方晶系，具有分散性好、稳定性强、光催化活性高等特点，其光催化效率已超过纯ＴｉＯ↓［２］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹亚安，袁继翔，王恩君，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]