本发明专利技术公开了属于催化剂范畴的一种S掺杂TiO2复合光催化剂S-TiO2/SrNb2O6，并用于气相有机污染物的催化转化。与SrNb2O6相比，该复合光催化剂不仅光谱响应范围拓展到了可见光区，而且量子效率、催化活性得到了较大提高。这是因TiO2掺S后不仅带隙变窄，具有了可见光响应能力；而且调变了能级位置，与SrNb2O6耦合，二者能级匹配，从而使光生载流子有效分离，量子效率、催化活性得到了较大提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属催化剂范畴，特别涉及一种S-Ti02/SrNb206复合光催化剂的制备及其在光催化方面的应用。
技术介绍
自从1972年Fujishima和Honda发现在TiA电极光催化析氢以来(Fujishima A， Honda K"Electrochemical photocatalysis of water at a semiconductor electrode，， 《Nature》1972,238 :37 38)，人们已对几乎所有的半导体材料进行了研究，力图制备出性能优良的高效光催化剂。尽管目前已取得许多重要成果，但离实际应用的要求仍然存在差距。近年来，不少研究人员又把注意力转向了宽带隙介电材料。2006年，孙超等通过固相反应与水热法结合制得一种带隙为4. 6eV的光催化剂Na2Ta2O6 (孙超，黄浪欢，刘应亮 "Na2Ta2O6光催化剂的制备与性能研究”《高等学校化学学报》2006，27 (9) :1749 1751)，并对其催化降解碱性藏花红溶液的行为进行了研究，结果显示Na2Ta2O6具有较高的光催化活性；2007年，邢精成等分别在900°C和1300°C合成了带隙为3. 4eV和3. OeV的正交相和单斜相的BiNbO4 (邢精成，卞建江，王小军"BiNbO4的光催化性能研究”《功能材料》2007，38 (4) 565 572)，在用二者催化降解甲基橙后发现，宽带隙正交相BiNbO4的活性高于窄带隙单斜相的BiNbO4;同年，安惠中等采用高温固相法制备了不同带隙宽度的MgNb206、CaNb2O6, SrNb2O6, BaNb2O6和NiNb2O6系列光催化剂(安惠中，王聪，王天民‘‘M(M = Mg，Ca，Sr，Ba， NDNb2O6的光催化性能的研究”《无机材料学报》2007，22 (5) :922 926)，并以罗丹明的降解考查了它们的活性，结果表明，宽带隙的SrNb2O6^g = 3. 64eV)和BaNb2O6^g = 3. 5IeV) 的活性最好；Kato 和 Kudo 则研究了 NaTaO3^g = 4. OeV)、LiTaO3 (Eg = 4. 7eV)和 KTaO3 (Eg =3. 6eV)光催化分解水的性能(Kato H, Kudo A "New tantalate photocatalysts for water decomposition into H2 and 02，，《Chem Phys Lett》1998，295 :487 492) (Kato H, Kudo A "Highly Efficient Decomposition of Pure Water into H2 and O2 over NaTaO3 Photocatalysts”《Catal Lett》1999，58 :152 155) (Kato H,Kudo A "Water Splitting into H2 and O2 on Alkali Tantalate Photocatalysts ATaO3(A = Li,Na,and K"((J Phys Chem B》2001，105 :4285 4292)，发现它们比TiO2的效率都高；刘海波等用溶胶_凝胶法制备了纳米BaTiO3介电材料(刘海波，阎建辉“钛酸钡的制备及光催化性能研究”《湖南民族职业学院学报》2007，3 (3) :104 106)，也以甲基橙为被降解物对其光催化活性进行了评价，结果表明，反应Ih后，甲基橙的光催化降解率可达81. 63%。宽带隙介电材料只所以具有较高的催化活性，主要原因在于它们的价带电位更正，导带电位更负，氧化还原能力更强。但是这种优势却又是宽带隙光催化材料的最大缺陷，因为介电材料的带隙较宽，光谱响应范围就窄，只能被波长更短的紫外光激发，所以比TiO2对太阳光谱的利用率更低；除此之外，有些介电材料由于比表面小，对反应物吸附性差以及光生电子和空穴的复合率高等，催化活性仍然较低。为此，研究人员采取了与半导体复合等方法来进一步改善此类光催化剂的性能。孙良苏等用!^3O4与SrTiO3耦合(孙良苏，翟春阳，杜明春"Fe53CVSrTiO3复合光催化剂降解甲基橙”《化学研究》2009，20 (4) :87 94)，制备出i^304/SrTi03复合光催化剂，并以甲基橙的降解考察了光催化剂的催化性能，结果表明，复合光催化剂明显提高了对可见光的吸收，催化活性也比纯SrTiO3提高了一倍。因此，宽带隙介电材料与半导体耦合是拓宽光谱响应范围，降低光生电子和空穴复合率、提高量子效率和催化活性的有效途径。然而由于介电材料的带隙较宽，与半导体能带能级难以匹配，从而导致此类复合光催化剂的数量和种类很少，实际应用也受到限制。TiO2价廉、无毒、光稳定性好、比表面较大，活性较高，是与介电材料进行耦合的优良半导体材料。但由于锐钛矿型TW2的带隙仍然较宽(约3. 2eV)，也只能被λ g ( 387nm 波长的紫外光激发，所以耦合制成的复合光催化剂仍然没有可见光活性；另外，T^2的能带能级与许多宽带隙介电材料并不匹配，耦合后不能使复合光催化剂产生活性增强的能带协同效应，为了解决这些问题，本专利技术首先对TiO2掺S，合成出S-TiO2, S的掺入既缩小了 TW2 的带隙宽度，又调变了 TW2的能级位置。进而再将S-TW2与宽带隙介电材料SrNb2O6耦合， 制备出了 S掺杂TW2 (S-TiO2)新型复合光催化剂S-Ti02/SrNb206，该催化剂与纯SrNb2O6相比，不仅活性大为提高，而且具有了可见光响应能力，从而解决了 TW2与宽带隙介电材料耦合制备复合光催化剂能带能级不相匹配及光谱响应范围窄的问题。
技术实现思路
1.本专利技术提供一种复合光催化剂S-Ti02/SrNb206，该复合光催化剂中，一种组分为半导体S-TiO2,另一组分为宽带隙介电材料SrNb206。2.上述复合光催化剂S-Ti02/SrNb206的制备方法为不断搅拌下，将去离子水、 硝酸和无水乙醇的混和液滴入钛酸四丁酯和无水乙醇的混合液，再溶入硫脲反应，加入 SrNb2O6粉体，干燥后，焙烧，冷却得成品。3.上述复合光催化剂S-Ti02/SrNb206的中S的掺杂量为18Wt%。4.上述复合光催化剂S-Ti02/SrNb206中所占比例为2. Offt % 6. OWt %。5.上述复合光催化剂S-Ti02/SrNb206用于气相有机污染物的催化转化。本专利技术的优点为本专利技术采用先对TiO2掺S形成S-TiO2,再与宽带隙介电材料SrNb2O6耦合制备复合光催化剂S-Ti02/SrNb206。TW2中掺S形成S-TW2后，不仅窄化了 TW2的带隙 (3. 18eV — 2. 88eV)，吸收边红移(389nm — 430nm)，使复合光催化剂与SrNb2O6相比具有了可见光响应能力；而且调变了 TW2的能级位置，与SrNb2O6的能级相匹配(SrNb2O6的导带底高于S-TW2导带底的能级位置，SrNb2O6的价带顶高于S-TW2价带顶的能级位置)，二者产生能带协同效应，即受热力学电化学势的驱动，光生载流子能有效分离(SrNb2O6导带的光生电子向S-TW2的导本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种Ｓ掺杂ＴｉＯ２复合光催化剂Ｓ－ＴｉＯ２／ＳｒＮｂ２Ｏ６，其特征在于：所述的复合光催化剂中，一种组分为Ｓ掺杂ＴｉＯ２半导体（Ｓ－ＴｉＯ２），另一组分为宽带隙介电材料ＳｒＮｂ２Ｏ６。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李硕，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：37
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