一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體及其制備方法和應用技術

本發明專利技術屬于光催化技術領域，尤其涉及一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體及其制備方法和應用。該光催化劑粉體的通式為：Ce

【技術實現步驟摘要】
一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體及其制備方法和應用
本專利技術屬于光催化
，尤其涉及一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體及其制備方法和應用。
技術介紹
光催化作為一種新興的環保型技術，目的在于將可循環再生的、綠色環保的太陽能轉化為化學能等，對于解決全球經濟危機和環境污染具有重大意義，對于實現社會的可持續發展至關重要。目前，TiO2（P25）是最常見的光催化材料，其禁帶寬度是3.2eV，僅在紫外光譜區間有響應，然而在波長400nm以下的紫外區域所占的能量不足太陽光總能量的5%。這就使得當TiO2的激發光源采用可見光的時候，其產生的光催化效率遠低于紫外光照射下的情況。對于TiO2的窄光譜響應方面的問題，早在2001年，Asahi等人就通過對TiO2進行氮摻雜來拓展其光譜響應的范圍，從而實現了TiO2在可見光下對有機物的光催化降解；接著又出現了各種過渡離子及非金屬離子混合摻雜的相關報道；后來，又有學者對金屬離子的摻雜進行嘗試，比如銻摻雜、釩摻雜、鐵摻雜過渡金屬摻雜及稀土金屬離子摻雜等，也有關于混合摻雜的相關報道；進行摻雜的主要目的是通過將新能級引入基體半導體的禁帶內的方法，來實現對可見光的響應，雖然利用摻雜的方法可以改善材料對可見光響應及光催化活性，但效果并不明顯。原因是引入的離子也會具有一定的光催化性質，引起光生載流子壽命變短，從而限制了光催化活性的進一步提高。因此，人們將研究的方向轉為光催化復合材料，通常的情況是將TiO2和一種貴金屬或者是窄帶材料進行復合，例如Ag/TiO2、WO3/TiO2等。對半導體進行復合的主要目的是擴大太陽光譜對光催化的響應范圍，通過兩種半導體材料中電子結構的不同使得光生載流子的分離。而傳統的可見光光催化劑如CdS、CdSe等易發生光腐蝕、各種性能不穩定、對環境也有一定的破壞。為了更加充分的利用太陽光提供的能源，來降解有機污染物，研究出一種制備方法簡單，催化活性高、適合推廣應用的光催化劑，顯得尤為必要。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提供一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體及其制備方法和應用，該催化劑的催化效果顯著。為了實現上述目的，本專利技術提供一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體，其通式為：Ce2xLa2（1-x）NiO4，其中x的取值范圍為0.01≤x≤0.25。為了實現上述目的，本專利技術提供的含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體的制備方法，具體包括以下步驟。步驟1、按照含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體的通式的摩爾比稱取原料，具體為鎳的可溶性鹽：鑭的可溶性鹽：鈰的可溶性鹽=1：2（1-x）:2x，其中x的取值范圍為0.01≤x≤0.25；溶于適量的蒸餾水中，混合溶液置于70-90℃恒溫條件下，磁力攪拌25-40min，攪拌轉速為500r/min-1000r/min，得到溶液A。步驟2、向溶液A中加入1-2g檸檬酸，攪拌至溶液呈現淡綠色透明膠狀，得到前驅體凝膠。步驟3、將前驅體凝膠放入烘箱，在100-150℃條件下，保溫處理5-9h，得到膨脹后的物質B。步驟4、將物質B取出置于剛玉坩堝內，在馬弗爐中煅燒，先升溫2-3h，溫度升至700-900℃，保溫2.5-4h，然后隨爐冷卻至室溫，研磨煅燒后產物，研磨后顆粒粒徑為1μm-2μm，得到光催化劑粉體。所述步驟1中鎳的可溶性鹽、鑭的可溶性鹽和鈰的可溶性鹽為硝酸鹽、碳酸鹽或醋酸鹽中的一種或幾種。所述步驟1中蒸餾水的體積用量為鎳、鑭和鈰三種可溶性鹽總摩爾量的20-40倍。所述步驟2中攪拌條件為磁力攪拌或機械攪拌，攪拌時間為30-90min，攪拌轉速為500r/min-1000r/min。所述的含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體可用于催化降解處理甲基橙溶液；當x=0.15時，含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體的催化效果最佳。本專利技術的有益效果。本專利技術提供一種含Ce的新型鎳酸鑭光催化劑粉體，該光催化劑粉體顆粒均勻，本專利技術的粉體采用燒結方法制備，燒結過程中，粉體不分解，結構及性能穩定，光催化活性高，使用壽命長，并且回收性好；同時提供該光催化劑粉體的制備方法，制備方法對設備要求低，操作過程簡單，便于控制且安全、無污染，可以廣泛應用于制備光催化劑材料。附圖說明圖1為850℃下煅燒La2NiO4及不同Ce摻雜濃度（x=0.01、0.03、0.07、0.1、0.15）的光催化劑粉體的XRD圖譜。圖2為實施例2在850℃下煅燒La2NiO4的掃描電鏡圖。圖3為實施例4在850℃下煅燒Ce摻雜濃度為15%（x=0.15）的光催化劑掃描電鏡圖。圖4為實施例5在900℃下煅燒Ce摻雜濃度為1%（x=0.01）的光催化劑對甲基橙的催化效果圖；a-光照0h，b-光照3h。圖5為實施例6在800℃下煅燒Ce摻雜濃度為7%（x=0.07）的光催化劑對甲基橙的催化效果圖；a-光照0h，b-光照3h。圖6為實施例7在850℃下煅燒Ce摻雜濃度為15%（x=0.15）的光催化劑對甲基橙的催化效果圖；a-光照0h，b-光照3h。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術做詳細的說明。實施例1。一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體的制備方法，包括以下步驟：按照化學分子式中摩爾比稱取1mmol硝酸鎳、1.96mmol碳酸鑭和0.04mmol醋酸鈰，溶于蒸餾水中；其中，蒸餾水的體積用量為醋酸鎳、硝酸鑭和碳酸鈰總摩爾量的20倍，得到溶液A；將溶液A置于80℃恒溫條件下機械攪拌30min，攪拌轉速為1000r/min；向溶液A中加入1.5g檸檬酸，1000r/min磁力攪拌30min，至溶液呈現淡綠色透明膠狀，得到前驅體凝膠；將前驅體凝膠放入烘箱，在100℃下保溫8h，得到膨脹后的物質B；將物質B取出置于剛玉坩堝內，在馬弗爐中煅燒，先升溫2.5h至800℃，在800℃下保溫3h，然后隨爐冷卻；研磨煅燒后產物，得到光催化劑粉體。實施例2。一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體的制備方法，包括以下步驟：按照化學分子式中摩爾比稱取3mmol醋酸鎳和6mmol硝酸鑭，溶于蒸餾水中，得到溶液A；其中，蒸餾水的體積用量為醋酸鎳、硝酸鑭總摩爾量的30倍；將溶液A置于75℃恒溫條件下機械攪拌35min，攪拌轉速為500r/min；向溶液A中加入2g檸檬酸，500r/min磁力攪拌50min，至溶液呈現淡綠色透明膠狀，得到前驅體凝膠；將前驅體凝膠放入烘箱，在150℃下保溫5h，得到膨脹后的物質B；將物質B取出置于剛玉坩堝內，在馬弗爐中煅燒，先升溫2.5h至850℃，在850℃下保溫3h，然后隨爐冷卻，得到La2NiO4粉體。實施例3。一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體的制備方法，包括以下步驟：按照化學分子式中摩爾比稱取2mmol硝酸鎳、3.72mmol碳酸鑭和0.28mmol硝酸鈰，溶于蒸餾水中，得到溶液A；其中，蒸餾水的體積用量為硝酸鎳、碳酸鑭和硝酸鈰總摩爾量的40倍；將溶液A置于80℃恒溫條件下機械攪拌30min，攪拌轉速為750r/min；向溶液A中加入2g檸檬酸，750r/min磁力攪拌90min，至溶液呈現淡綠色透明膠狀，得到前驅體凝膠；將前驅體凝膠放入烘箱，在150℃下保溫8.5h，得到膨脹后的物質B；將物質B取出置于剛玉坩堝內，在馬弗爐中煅燒，先升溫2.5h至850℃，在850℃下保溫3h，然后隨爐冷卻；研磨煅燒后產物，得到光催化劑粉體。實施例4。一種含Ce鎳酸鑭本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體，其特征在于，光催化劑粉體的通式為：Co

【技術特征摘要】
1.一種含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體，其特征在于，光催化劑粉體的通式為：Co2xLa2（1-x）NiO4，其中x的取值范圍為0.01≤x≤0.25。2.如權利要求1所述的光催化劑粉體，其特征在于，光催化劑粉體的通式為：Ce2xLa2（1-x）NiO4，其中x=0.15。3.如權利要求1-2所述的含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體，其特征在于，具體包括以下步驟：步驟1、按照含Ce鎳酸鑭光催化劑粉體的通式的摩爾比稱取原料，具體為鎳的可溶性鹽：鑭的可溶性鹽：鈰的可溶性鹽=1：2（1-x）：2x，其中x的取值范圍為0.01≤x≤0.25；溶于適量的蒸餾水中，混合溶液置于70-90℃恒溫條件下，攪拌25-40min，得到溶液A；步驟2、向溶液A中加入1-2g檸檬酸，攪拌至溶液呈現淡綠色透明膠狀，得到前驅體凝膠；步驟3、將前驅體凝膠放入烘箱，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉宣文，郭瑞，史曉杰，鄭貴元，岳銘，張楊，蘇娜，
申請(專利權)人：東北大學秦皇島分校，
類型：發明
國別省市：河北,13