專利名稱：一種新型復合蓄能光催化材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型復合蓄能光催化材料及其制備方法，具體涉及一種能在有可見光及無光條件下降解污染物，并在夜晚具有自發光特性從而具有凈化和美化作用的蓄能光催化材料及其制造方法，屬于蓄能光催化材料及其制備方法。
背景技術：
工業發展引起的環境污染問題日益嚴重，因此環境的保護和治理已經成為一個影響人類生存的重大問題，亟待解決。自從1972年二氧化鈦被證明具有光催化性能以來，光催化作為一種低成本、無二次污染的環境治理技術，近年來在國內外被廣泛研究。但是光催化材料只有在光的照射下才能發揮凈化作用，如果關閉光源，在黑暗的環境中即失去催化降解的功能。蓄能發光材料，也稱長余輝發光材料，能被外部光源激發并將光能儲存起來，在關閉外部光源時緩慢發光，從而具有顯示裝飾功能，因此人們便將兩種材料復合起來實現光照下和黑暗中的凈化功能。但是到目前為止的蓄能光催化材料均以二氧化鈦作為光催化劑，而二氧化鈦只能吸收波長小于387nm的紫外光，而長余輝材料——摻銪2+，鏑3+的鋁酸鍶(Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+)的發光波長在490nm左右，因此二氧化鈦對發光材料的光能利用率低，無光環境下的光催化效果并不顯著。
發明內容
本發明一種新型復合蓄能光催化材料及其制備方法，其目的在于克服現有技術的不足，提供一種新型復合蓄能光催化材料的制造方法，將新型可見光光催化材料氯氧化鉍(BiOCl)在長余輝材料表面原位合成，使兩種顆粒緊密接觸，實現長余輝發光與光催化的協同作用，使之在可見光照射下或無外光源照射下均具有高效的催化降解效果。
本發明一種新型復合蓄能光催化材料及其制備方法，其技術方案為在長余輝材料表面以水解法原位制備光催化材料，其中光催化材料與長余輝材料的摩爾比為5∶1～4∶1。
其中，長余輝蓄能發光材料為摻銪2+，鏑3+的鋁酸鍶(Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+)；光催化材料為原位制備的氯氧化鉍(BiOCl)。
一種新型復合蓄能光催化材料，其具體制備過程如圖1所示(1)將氧化鉍(Bi2O3)與長余輝材料Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+按照摩爾比5∶2～2∶1混合均勻后放入到燒杯中，加入過量飽和鹽酸，磁力攪拌，使Bi2O3與鹽酸反應生成BiCl3，將固液混合物在電爐上以100℃烘干，在室溫下自然冷卻。
(2)在上述燒杯中加入大量去離子水，磁力攪拌，使BiCl3水解成BiOCl，將固液混合物過濾分離，并用大量去離子水清洗，直至濾液的pH值達到5～7為止。將過濾后的固體物質在100℃烘干，在室溫下自然冷卻后研碎，即得復合蓄能光催化材料——BiOCl∶長余輝材料。
本發明一種新型復合蓄能光催化材料及其制備方法，其優點在于該材料具有夜晚自發光特性，而且長余輝蓄能發光材料的緩釋自發光可為光催化材料提供光源，實現無外光源照射時的光催化降解功能。
圖1本發明一種新型復合蓄能光催化材料的制備工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1(1)將長余輝材料Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+5.64克與Bi2O35.825克混合均勻后加入到燒杯中，倒入飽和鹽酸25毫升，磁力攪拌60分鐘后在電爐上以100℃烘干，然后在室溫下自然冷卻。
(2)在上述燒杯中加入300毫升去離子水，磁力攪拌60分鐘，將固液混合物過濾分離，并用大量去離子水清洗，直至濾液的pH值達到7為止。將過濾后的固體物質在100℃烘12小時，在室溫下自然冷卻后研碎，即得復合蓄能光催化材料(BiOCl與長余輝材料的摩爾比例為5∶1)。
如實施例1所示步驟制備的復合蓄能光催化材料，用1000照度的模擬日光照射5分鐘，然后測試其余輝衰減曲線，在肉眼可視的亮度內(3.2×10-4cd/m2)，余輝時間19.75小時。
如實施例1所示的步驟制備的復合蓄能光催化材料，測試外光源照射條件下其對羅丹明B溶液的降解能力。(1)稱取一定量的羅丹明B染料，配成起始濃度為2×10-5mol/L的溶液，測初始吸光度A0。將0.097克(0.2mmol)復合蓄能光催化材料加入裝有25毫升上述羅丹明B溶液的燒杯中，燒杯的側面和底面以鋁箔包裹以防止環境射線進入。(2)超聲分散10分鐘使復合蓄能光催化材料分散均勻，然后將其放在磁力攪拌器上攪拌，并在燒杯上方放置420nm濾光片和水濾光片，以確定只有波長大于420nm的可見光能照射到液面上。用35W氙燈在燒杯上方進行照射。光照過程中由風扇進行冷卻。(3)根據反應一段時間后染料的剩余濃度來衡量復合蓄能光催化材料的活性。根據郎伯-比爾定律，稀溶液中染料濃度與吸光度成正比，因此用722N型分光光度計在波長554nm處測定羅丹明B的吸光度。染料的降解效果由相對濃度(Ai/A0)×100％表示。其中Ai為每隔一定時間抽取8毫升左右的反應液離心并取其上層清液用分光光度計測量的吸光度。該復合蓄能光催化材料在光照15分鐘內使上述起始濃度羅丹明B溶液的相對濃度變為1％。
如實施例1所示的步驟制備的復合蓄能光催化材料，測試無外光源照射條件下其對羅丹明B溶液的降解能力。(1)按照上述步驟(1)將復合蓄能光催化材料與羅丹明B混合。(2)超聲分散10分鐘使復合蓄能光催化材料分散均勻，將其在波長365nm的黑光燈下照射10分鐘，然后放入暗箱中。(3)根據反應一段時間后染料的剩余濃度來衡量復合蓄能光催化材料的活性。每天取8毫升左右的反應液離心并取其上層清液用722N型分光光度計測量其吸光度，然后重復步驟(2)。該復合蓄能光催化材料在無光照下4天內使上述起始濃度羅丹明B溶液的相對濃度變為4％。
實施例2(1)將長余輝材料Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+5.64克與Bi2O34.66克混合均勻后加入到燒杯中，倒入飽和鹽酸20毫升，磁力攪拌30分鐘后在電爐上以100℃烘干，然后在室溫下自然冷卻。
(2)在上述燒杯中加入250毫升去離子水，磁力攪拌30分鐘，將固液混合物過濾分離，并用大量去離子水清洗，直至濾液的pH值達到7為止。將過濾后的固體物質在100℃烘12小時，在室溫下自然冷卻后研碎，即得蓄能光催化材料(BiOCl與長余輝材料的摩爾比例為4∶1)。
如實施例2所示步驟制備的復合蓄能光催化材料，用1000照度的模擬日光照射5分鐘，然后測試其余輝衰減曲線，在肉眼可視的亮度內(3.2×10-4cd/m2)，余輝時間15小時。
如實施例2所示步驟制備的復合蓄能光催化材料，按照實施例1所述方法，測試外光源照射條件下其對羅丹明B溶液的降解能力。該復合蓄能光催化材料在光照15分鐘內使上述起始濃度羅丹明B溶液的相對濃度變為6％。
如實施例2所示步驟制備的復合蓄能光催化材料，按照實施例1所述方法，測試無外光源照射條件下其對羅丹明B溶液的降解能力，該復合蓄能光催化材料在無光照下4天內使上述起始濃度羅丹明B溶液的相對濃度變為18％。
權利要求
1.一種新型復合蓄能光催化材料，其特征在于該新型復合蓄能光催化材料是在長余輝材料表面以水解法原位制備光催化材料，該光催化材料與該長余輝材料的摩爾比為5∶1～4∶1。
2.根據權利要求1所述的一種新型復合蓄能光催化材料，其特征在于該長余輝材料為摻銪2+，鏑3+的鋁酸鍶。
3.根據權利要求1所述的一種新型復合蓄能光催化材料，其特征在于該光催化材料為氯氧化鉍。
4.一種新型復合蓄能光催化材料的制備方法，其特征在于其制備方法如下(1)將氧化鉍與長余輝材料以摩爾比為5∶2～2∶1混合均勻后放入到燒杯中，加入飽和鹽酸，磁力攪拌，使氧化鉍與鹽酸反應生成氯化鉍，將固液混合物在電爐上烘干，在室溫下自然冷卻；(2)在上述燒杯中加入去離子水，磁力攪拌，使氯化鉍水解成光催化材料，將固液混合物過濾分離，并用去離子水清洗，直至濾液的pH值達到5～7為止；將過濾后的固體物質在100℃烘干，在室溫下自然冷卻后研碎，即得復合蓄能光催化材料。
全文摘要
本發明一種新型復合蓄能光催化材料，是將新型可見光光催化材料氯氧化鉍(BiOCl)在長余輝材料表面原位合成，使兩種顆粒緊密接觸，實現長余輝發光與光催化的協同作用，使之在可見光照射下或無外光源照射下均具有高效的催化降解效果。本發明的優點是具有夜晚自發光特性，而且長余輝蓄能發光材料的緩釋自發光能為光催化材料提供光源，實現無外光源照射時的光催化降解功能。
文檔編號C09K11/77GK101049570SQ20071009910
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者王天民, 安惠中, 王聰, 張俊英 申請人:北京航空航天大學