光催化材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)及光催化技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種W滲雜LiIn化光催化材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[000^ 自1972年報道了Ti化在紫外光下能夠分解也0產(chǎn)生也和02,光催化技術(shù)得到了快速 發(fā)展，已經(jīng)成為一種能夠提供環(huán)保能源和凈化環(huán)境的方法。但WTi化為代表的寬禁帶光催 化材料在可見光區(qū)間沒有響應(yīng)，量子點效率低等缺陷，限制其發(fā)展。因此開發(fā)和設(shè)計高效的 可見光響應(yīng)的新型光催化劑已成為光催化領(lǐng)域近幾年來的熱點。
[0003] 近年來，被譽為"第=代"光催化材料的復(fù)合氧化物逐漸成為光催化劑研究領(lǐng)域新 的熱點。其中，關(guān)于含In的多元金屬氧化物倍受光催化研究領(lǐng)域的關(guān)注。偏銅酸裡化iIn〇2) 是一種重要的含In多元金屬氧化物，常被用于非水解電解質(zhì)二次電池的負電極材料。最近 的研究表明，LiIn化同時也是一種半導(dǎo)體光催化材料，可用于光催化降解有機污染物和光 產(chǎn)氨。眾所周知，光催化劑的光催化活性與產(chǎn)物的形貌、顆粒尺寸、結(jié)晶程度和微觀結(jié)構(gòu)緊 密相關(guān)，而運些性質(zhì)在很大程度上都取決于其制備方法和條件。因此，為了獲得高光催化效 率的Li In化，對其進行改性至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一個目的是提供一種W滲雜LiIn化光催化材料的制備方法，所述方法 為：W含In化合物、含Li化合物和鶴鹽為原料，通過溶膠凝膠法獲得前驅(qū)體，所述前驅(qū)體經(jīng) 熱處理、研磨得到所述W滲雜Li In〇2光催化材料。
[0005] 優(yōu)選地，本發(fā)明提供了上述制備方法的具體步驟：
[0006] (1)制備前驅(qū)體:將In化合物和Li化合物加入溶劑中，攬拌至形成透明溶液；向所 述透明溶液中加入鶴鹽水溶液，繼續(xù)攬拌至形成渾濁溶液，加熱所述渾濁溶液至形成透明 溶膠，將所述透明溶膠烘干，即得所述前驅(qū)體；
[0007] (2)制備W滲雜Li In化光催化材料:將所述前驅(qū)體進行般燒，并將般燒處理后的材 料研磨成粉末，即得所述W滲雜Li In〇2光催化材料。
[000引進一步優(yōu)選地，本發(fā)明提供了上述制備方法的具體步驟：
[0009] (1)制備前驅(qū)體:按照含In化合物與含Li化合物的摩爾比為1: (1 -3)計，將含In化 合物和含Li化合物加入溶劑中，攬拌至形成透明溶液；向所述透明溶液中加入鶴鹽水溶液， 繼續(xù)攬拌至形成渾濁溶液，在60-80°C條件下加熱所述渾濁溶液至形成透明溶膠，將所述透 明溶膠在80-100°C條件下烘干，即得所述前驅(qū)體；
[0010] (2)制備W滲雜LiIn化光催化材料:將所述前驅(qū)體進行般燒，并將般燒處理后的材 料研磨成粉末，即得所述W滲雜Li In〇2光催化材料。
[0011] 其中，所述鶴鹽水溶液中W6+與含In化合物中In3+的摩爾比為（3-7): 100,優(yōu)選地， 所述摩爾比分別為3:100，4:100，5:100，6:100，7 :100。在上述各摩爾比下制備得到的光催 化材料與純品LiIn化相比，吸收光譜發(fā)生紅移，禁帶寬度降低，且該光催化材料在可見光下 的光催化活性也得到提高。進一步優(yōu)選的，當(dāng)二者的摩爾比為6:100時，制備得到的光催化 材料的吸收光譜紅移量最大，且其在可見光下的光催化活性提高的最多。
[0012] 該方法制備得到的光催化材料克服了傳統(tǒng)光催化材料禁帶寬度大、量子效率低、 在可見光區(qū)間沒有響應(yīng)等缺點。此外，該方法為溶膠凝膠法，其制備工序簡單，易操作，且重 復(fù)操作性強。
[0013] 優(yōu)選地，所述含In化合物與所述含Li化合物的摩爾比分別為1:1，1:2，1: 3。
[0014] 優(yōu)選地，所述In化合物為硝酸銅、硝酸銅水合物、氧化銅中的一種或多種。優(yōu)選地， 所述硝酸銅水合物為In(N〇3)3 ? 4.5出0或In(N〇3)3 ?出0。
[0015] 優(yōu)選地，所述Li化合物為醋酸裡、醋酸裡水合物、碳酸裡、硝酸裡中的一種或多種， 所述醋酸裡水合物為C出COOLi ? 2出0。
[0016] 優(yōu)選地，所述鶴鹽為鶴酸錠、鶴酸巧中的一種或兩種。進一步優(yōu)選地，所述鶴鹽水 溶液的濃度范圍為3.0-8. Og/L。
[0017] 優(yōu)選地，步驟(1)中所述溶劑為醇類溶劑，進一步優(yōu)選為乙醇。
[0018] 優(yōu)選地，步驟（1)中的溶劑為乙醇時，所述乙醇的體積用量是所述In化合物重量用 量的15-25倍。
[0019] 優(yōu)選地，步驟(2)中，所述般燒的溫度為700-900°C，般燒的時間為2-地。
[0020] 所述粉末尺寸大小分布不均一，其粒徑范圍為幾百納米到幾個微米之間。
[0021] 本發(fā)明提供了一種最佳的方案，一種W滲雜LiIn化光催化材料的制備方法，包括如 下步驟：
[0022] (1)制備前驅(qū)體:將In化合物和Li化合物按照1:2的摩爾比溶于乙醇中，攬拌至形 成透明溶液;然后向所述透明溶液中加入鶴鹽的水溶液，攬拌至形成渾濁溶液，在60-80°C 條件下加熱所述渾濁溶液至形成透明膠體，然后將所述膠體在80-100°C條件下烘干，得到 前驅(qū)體;其中，所述鶴鹽的水溶液中W 6+與In3+的摩爾比為6:100;
[0023] (2)制備W滲雜LiIn化光催化材料:將所述前驅(qū)體在700-900°C條件下般燒2-地，然 后將般燒處理后的材料研磨即得所述W滲雜Li In〇2光催化材料。
[0024] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種W滲雜LiIn化光催化材料，所述光催化材料是通 過上述任意一種方法制備得到的。所述W滲雜LiIn化光催化材料可W表示為W-LiIn化。該光 催化材料中，高價位W 6+離子能夠有效地抑制電子-空穴對的重新復(fù)合，提高量子效率，表現(xiàn) 在不僅能夠拓寬其廣譜相應(yīng)范圍，而且表現(xiàn)出更好地可見光光催化活性。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明實施1~5所制備W-LiIn化及純LiIn化光催化材料的X畑圖（a) W及局 部放大圖(b)。
[0026] 圖2是本發(fā)明實例4所制備6at%W-LiIn化光催化材料的SEM圖（a似及對應(yīng)的抓X 圖譜化）。
[0027] 圖3是本發(fā)明實例4所制備6at%W-LiIn化及純LiIn化光催化材料的X射線光電子能 譜(XPS)圖（a) W及W 4f高分辨圖（b)。
[002引圖4是本發(fā)明實施1~5所制備W-LiIn化及純LiIn化光催化材料的紫外-可見漫反射 圖譜(a)及其對應(yīng)的禁帶寬度圖譜(b)。
[0029] 圖5是本發(fā)明實施1~5所制備W-Li In化光催化材料及純Li In化在可見光下降解亞 甲基藍的降解曲線。其中，在橫坐標(biāo)為30min時，對應(yīng)的縱坐標(biāo)從上至下依次為pure，3at %， 4at%，7at%，5at%，6at%。
【具體實施方式】
[0030] W下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0031] 實施例1:3at%W-LiIn〇2光催化材料
[0032] (1)制備前驅(qū)體:分別W3g In(N〇3)3 ? 4.甜2〇和O.SgCHsCOOLi ? 2出0作為含In化合 物和含Li化合物(二者的摩爾比為1:1)，將它們?nèi)苡?0mL乙醇中，攬拌20min，標(biāo)記為A溶液； 將0.06g鶴酸錠(摩爾比W 6+:In3+ = 3:100)溶于20mL去離子水，標(biāo)記為B溶液;在攬拌的條件 下，將B緩慢滴加到A中，再攬拌30min，得到混合溶液;在60°C下將混合溶液水浴加熱4h，最 后成澄清透明溶膠體系，之后在恒溫干燥箱中80°C下干燥，得到前軀體；
[0033] (2)將所述前軀體置于馬弗爐在700°C下般燒地，然后進行研磨，得到W-LiIn化光 催化材料。
[0034] 實施例2:4曰1%胖-^111〇2光催化材料
[0035] (1)制備前驅(qū)體:分別W3g In(N〇3)3和1.2g Li2〇)3作為含In化合物和含Li化合物 (二者的摩爾比為1:2)，將它們?nèi)苡?0mL乙醇中，攬