NO3)2溶液，和I. 9ml浓度为I X 10 _5mol/mL的 Pr (NO3) 3溶液，继续于80°C加热搅拌lh，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900°C恒 温焙烧Ih得红色长余辉发光粉Ca a95TiO3:0. 95 X KT3Pr3+;以所得发光粉为光催化剂，亚甲 基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔Ih取一定 量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线F。
[0066] 对比例1
[0067] 称取4. 723g Ca (NO3) 2 · 4H20,加入适量蒸馏水配置成Ca (NO3) 2溶液；量筒量 取6.8ml Ti (OC4H9)4，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80°C ;按摩尔比柠檬酸/ (Ca2VTi4+) = 1. 4,称取11. 7678g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌 至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca (NO3) 2溶液和2ml浓度为I X 10 _5mol/mL的Pr (NO3) 3 溶液，继续于80°C加热搅拌lh，得浅黄色溶胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900°C恒温焙烧 Ih得到红色长余辉发光粉CaTiO3:1 X KT3Pr3+;以所得样品为光催化剂，亚甲基蓝为目标降 解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射7h，每隔Ih取一定量的反应液，经 离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲线G。
[0068] 对比例2
[0069] 称取4. 723g Ca (NO3) 2 · 4H20,加入适量蒸馏水配置成Ca (NO3) 2溶液；量筒量 取6.8ml Ti (OC4H9)4，缓慢加入到适量的乙二醇中，加热搅拌至80°C ;按摩尔比柠檬酸/ (Ca2VTi4+) = 1. 4,称取11. 7678g柠檬酸加入到搅拌中的Ti-乙二醇溶液中，继续加热搅拌 至浅黄色溶液；加入事先溶解所得的Ca(NO3) 2溶液，继续于80°C加热搅拌lh，得浅黄色溶 胶前驱体；前驱体于马弗炉中，900°C恒温焙烧Ih得到红色长余辉发光粉CaTi0 3;&所得样 品为光催化剂，亚甲基蓝为目标降解物，将反应液置于自制光催化反应装置中，紫外光照射 7h，每隔Ih取一定量的反应液，经离心分离后取上清液测试其吸光度，其降解曲线见图1曲 线H 0
[0070] 二、光催化剂XRD物相分析
[0071] 在CaxTi03:yPr3+晶体中，Pr 3+取代Ca2+为异价离子置换，为保持电荷平衡，离子取 代理论为2个Pr3+离子取代3个Ca 2+离子，产生Ca 2+离子空位，使晶格中形成Ca 2+离子缺 失。为了证明本发明制备的光催化剂中钙离子发生了缺失，发明人针对本发明制备的光催 化剂Ca xTi03:yPr3+(其中，0· 7彡χ〈1，0· 7Χ10-3< y彡IXKT3)中部分催化剂做了 XRD物 相分析，其XRD物相分析结果见图2所示，从图2可以看出X = 1时较X = 0. 85时主峰宽 度更窄，说明X = 1时样品结晶度更高，从而证明了 X = 〇. 85时Ca发生了缺失。
[0072] 三、光催化剂对有机物降解性能测试
[0073] 本发明制备的光催化剂〇&!￡1103:7?1' 3+(其中，0.7彡叉〈1，0.7\10_3彡7彡1\10_3) 在紫外光照射下对污染物亚甲基蓝的降解率如下表1所示：
[0074] 光催化降解率计算公式如下：
[0076] 其中，AO为光照后亚甲基蓝在最大吸收波长处的吸光度值；A为加入样品降解t时 间后亚甲基蓝在最大吸收波长处的吸光度值。
[0077] 表1光催化剂CaxTiO3 :yPr3+对亚甲基蓝的降解率
[0079] 从表1结合附图1~3可以得出：
[0080] 1、本发明制备的光催化剂CaxTi03:yPr 3+，其中，0. 7彡x〈l， 0. 7X KT3S y < IX 10-3,从表1和图3可以看出，本发明制备的催化剂从开始降解到降解 5h时，部分催化剂降解率达到了 80%以上，降解到7h时，部分光催化剂降解率达到了 93% 以上。这说明，本发明制备的光催化剂能在较短时间内达到较好的光催化效果，且能随着时 间推移，持续降解有机物，发挥其光催化降解性能。
[0081] 2、从表1数据和图1可以看出光催化剂CaxTi03:yPr 3+中当X= l，y = IXKT3(图 1中曲线G)，和X = 1，y = 0(图1中曲线H)两条曲线，以及结合图2 XRD物相分析说明： 在有紫外光照射，且Ca2+不缺失的情况下，掺杂Pr和不掺杂Pr对催化剂的光催化降解效果 有影响；另外从图1也可以看出，在不掺入Pr，且X = 0. 7,即Ca2+缺失0. 3mol后，催化剂对 亚甲基蓝的降解效果明显优于其它Ca2+缺失〈0. 3mol的情况，这进一步证明了在有紫外光 等光源的照射下，本发明制备的催化剂优异的光催化性能，其Ca2+缺失起着主导作用。
[0082] 3、本发明制备的光催化剂CaxTi03:yPr 3+，其光催化性能并不是随X值的减少，即 Ca2+缺失越多而变好，其性能在0. 7 < x〈l光催化效果较优异，尤其是在0. 75 < X < 0. 85 时，其光催化降解有机物效果显著。这说明：当光催化剂CaTi03*Ca2+有缺失时，其光催 化性能开始变好，但是当缺失到一定值后，其光催化性能开始降低，这是因为当Ca 2+缺失严 重后，CaTiO3发生晶体坍塌，造成严重电荷偏移和晶格体结构破坏，使其光催化性能反而下 降。
【主权项】
1. 具有发光性能的光催化剂，其特征在于：其化学式为：CaxTi03:yPr3+，其中， 0? 7 彡 x〈l，0. 7X1(T3彡 y 彡 IXKT302. 根据权利要求1所述具有发光性能的光催化剂，其特征在于：0. 7 < X < 0. 9， 0.7X KT3Sy <0.9X10'3. 根据权利要求2所述具有发光性能的光催化剂，其特征在于：0. 75 < X < 0. 85， 0? 75X10-3彡 y 彡 0? 85X10-3。4. 根据权利要求3所述具有发光性能的光催化剂，其特征在于：x = 0. 85， 0? 75X10-3彡 y 彡 0? 85X10-3。5. 根据权利要求4所述具有发光性能的光催化剂，其特征在于：y = 0. 85 X 1(T3。6. 权利要求1~5任一项所述具有发光性能的光催化剂的制备方法，其特征在于：包 括以下步骤： a、 原料准备：按CaxTiO3: yPr3+中各元素化学计量比，取Ca (NO 3) 2 ? 4H20、Pr2O3和 Ti (OC4H9)4;其中，0? 7 彡 x〈l，0. 7X10-3彡 y 彡 1X10-3; b、 将a步骤取好的Ca (NO3) 2 ? 4H20加入蒸馏水，配置成Ca (NO3) 2溶液，待用； c、 将a步骤取好的Pr2O3，加入稀硝酸溶液，配置成的Pr (NO3) 3溶液，待用； d、 将a步骤取好的Ti (OC4H9) 4溶液，加入乙二醇，加热搅拌至80°C，得到Ti-乙二醇溶 液； e、 按照摩尔比柠檬酸ACa2VTi4+) = 1. 4,取柠檬酸，加入到d步骤制备好的Ti-乙二 醇溶液中，加热，搅拌，直至溶液呈浅黄色； f、 将b步骤制备好的Ca (NO3) 2溶液和c步骤制备好的Pr (NO 3) 3溶液加入到e步骤制备 好的浅黄色溶液中，80°C恒温搅拌，得到浅黄色前驱体； g、 将f步骤制备好的浅黄色前驱体在850~950°C下焙烧0. 5~I. 5h，即得。7. 根据权利要求6所述具有发光性能的光催化剂的制备方法，其特征在于：所述g步 骤中焙烧温度为900 °C，焙烧时间为Ih。8. 权利要求1~5任一项所述具有发光性能的光催化剂在光照或光线不足的情况下的 有机污染物的降解净化处理中的用途。9. 根据权利要求8所述的用途，其特征在于：所述光线不足的情况是指在隧道内、夜晚 或者污水下部。10. 根据权利要求8所述的用途，其特征在于：所述有机污染物是指空气、汽车尾气、建 筑物以及家具中的有机污染物。
【专利摘要】本发明涉及一种具有发光性能的光催化剂及其制备方法和用途，属于稀土功能材料领域。本发明具有发光性能的光催化剂，其化学式为：CaxTiO3:yPr3+，其中，0.7≤x＜1，0.7×10-3≤y≤1×10-3。本发明制备的具有发光性能的光催化剂由于加入了Pr3+及Ca2+空位，使得催化剂在日光和暗环境下，也能继续发光和具有光催化效果，既实现了CaTiO3的光催化性能，又实现了长余辉发光材料吸收光能所发射的光再次被CaTiO3吸收，提高了光能利用率和催化剂的催化效率，更大的开拓了CaTiO3:Pr3+红色长余辉发光材料新的应用领域。
【IPC分类】B01J23/10, A62D101/28, A62D101/26, C09K11/67, A62D3/17, A62D101/20
【公开号】CN104971710
【申请号】CN201510443461
【发明人】邱克辉, 杨紫淇, 严国银, 张佩聪, 李峻峰, 曾宇
【申请人】成都理工大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月24日