一种钙钛矿催化剂的制备方法与流程

本发明涉及的是催化剂技术领域，具体的说是一种钙钛矿催化剂的制备方法。

背景技术：

光催化剂在环境治理和开发绿色能源方面发挥着重要作用，非均相光催化被认为是一种最具有发展前途的非生物降解方法。先进氧化过程(AOPs)运用非均相光催化剂处理废气和废水技术具有以下几个优点：其一、在紫外或近紫外光辐射下分解污染化合物成为无害物质；其二、环境友好半导体材料作为光催化剂；其三、过程在温和条件下进行，如室温和常压；其四、可完全降解大多数有机物质，不造成二次污染；其五、可利用阳光作为清洁和再生辐射源，已引起人们极大的关注。

目前光催化剂主要是二氧化钛，其缺点是光催化剂的活性比较差，且不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种钙钛矿催化剂的制备方法，钙钛矿的光催化剂活性好，且稳定性也好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钙钛矿催化剂的制备方法是：1、用电子天平称取硝酸铋、硝酸镨、去离子水分别为20.2g、14.55g、10.57g倒入烧杯进行搅拌溶解配置成溶A，金属阳离子与水的摩尔比1:100；称取钛酸四丁酯、乙醇、冰醋酸，搅拌均匀得到透明溶液B；三者摩尔比为1:70:35，溶液A滴到溶液B中，不断搅拌，滴完后加入丙三醇，在一个200mL的大烧杯中混合匀，然后将大烧杯放到恒温磁力搅拌器上磁力搅拌1h成白色稠状液体，使温度设置到600C，然后室温下静置成白色胶状体，放到烘箱内设定温度为1200C开风机干燥12h，干燥完取出后烧杯中样品成黄色固体，用玻璃棒用力取出样品放入坩埚在马弗炉里煅烧，在5500C下煅烧4h，烧制完成自然冷却后打开马弗炉，有部分样品飞溅出坩埚，取出后得到白色粉末；2、如第一步所述，仍改变其金属离子掺杂比例进行第二、三、四、五、六、七次制备，获得七组样品，掺杂金属离子比例分别为(Pr_1-xBi_xFeO₃x＝1、0.1、0.2、0.3、0.5、0.6、0.8)；3、将制成的Pr_1-xBi_xFeO₃催化剂待其自然冷却后取出烧化剂装入样品袋中保存备用。

本发明的有益效果为：钙钛矿的光催化剂活性好，且稳定性也好。

附图说明

图1是本发明的钙钛矿催化剂的光催化性能效果图；

图2是本发明的镨掺杂TiO₂催化剂的催化效果图；

图3是本发明的纯二氧化钛与掺2％镨与掺2％镨加膨润土催化效果对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本具体实施方式采用以下技术方案：

实施例：

1、纯二氧化钛的制取方法：

量取20ml的钛酸四丁酯加入4倍体积的无水乙醇中用浓HNO₃调节溶液的PH值，使之醇化30min得到透明的黄色溶液A，再量取50ml去离子水，得到B液，然后在不断搅拌的情况下将A溶液缓慢滴加到B溶液中，让其混合搅拌2h，然后静止12h制得透明的淡黄色溶胶，静止12h后离心分离，样品在120℃下烘干，然后转移到马弗炉内分别在450℃下焙烧2.5h。

2、掺镨二氧化钛制取方法：

量取20m的钛酸四丁酯加入4倍体积的无水乙醇中用浓HNO₃调节溶液的PH值，使之醇化30min得到透明的黄色溶液A，再称取质量分别为0.06g、0.09g、0.12g、0.15g的硝酸镨加入到50mL去离子水中，得到B溶液，然后在不断搅拌的情况下将A溶液缓慢滴加到B溶液中，让其混合搅拌2h，然后静止12h制得透明的淡黄色溶胶，静止12h后离心分离，样品在120℃下烘干，然后转移到马弗炉内分别在450℃下焙烧2.5h。

3、掺镨加膨润土二氧化钛制取方法：

量取20m的钛酸四丁酯加入4倍体积的无水乙醇中用浓HNO₃调节溶液的PH值，使之醇化30min得到透明的黄色溶液A，再称取质量为0.12g的硝酸镨加入到50mL去离子水中，得到B溶液，然后在不断搅拌的情况下将A溶液缓慢滴加到B溶液中，让其混合搅拌2h，然后静止12h制得透明的淡黄色溶胶，在其中加入10g膨润土混合搅拌4h，静止12h后离心分离，样品在120℃下烘干，然后转移到马弗炉内分别在450℃下焙烧2.5h。

光催化性能测试

1)光催化降解实验前准备

先需要配置亚甲基蓝溶液并测量亚甲基蓝溶液的初始吸光度A₀。用电子天平称取0.002g的亚甲基蓝固体药品，放到洗干净的250ml得广口烧杯中，加200ml二次水，用玻璃棒搅拌使其完全溶解。然后用量筒量取60ml配置好的亚甲基蓝溶液，加0.1g配置好的药品，放到小烧杯中并用黑色塑料袋将其包裹起来，使其不受太阳光的照射，放到超声波清洗器中震荡20分钟，然后取出。放到分光光度计中检测，并记录A₀值。

其次测量亚甲基蓝溶液的吸光度随紫外灯照射时间的变化。将盛放样品的小烧杯放在紫外灯下照射，每间隔20分钟取一次样放入分光光度计上测量其吸光度，并记录。在实验中发现催化剂在刚开始催化活性很强，为更好的反应其催化分解路径，第一个点在开始照射的10分钟后取。

2)光催化降解实验过程

需要检测的药品可分为七大组十四小组，即是不同Pr含量掺杂BiFeO₃催化剂。紫外灯下进行检测其催化性能。然后分别加入所制取的适量催化剂并放到已搭建好的模拟可见光的设备下同时打开汞灯，开始记录时间，反应中每隔一定时间取上清液分析，亚甲基蓝浓度的测定采用分光光度法，用722S型分光光度计在550nm处测定溶液的吸光度。并取刚加入催化剂的原液试样于试管中做参照，光照每隔30min取同样量的上清液于试管中，观看光照过程中溶液变色情况。未加入催化剂的原溶液自始至终颜色无明显变化。而加入催化剂的烧杯经过60min后试管中和原液对比溶液明显变清，颜色变浅，直至变得澄清。

由上述实验可知Pr的掺杂比例为0.2时所制取的催化剂具有最理想的催化活性。

参看图1至图3可知，经过100min之后，钙钛矿的光催化剂活性比纯TiO₂的活性要好，且稳定性更好。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。