光催化材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明设及光催化技术领域，尤其设及一种W渗杂LiIn化光催化材料及其制备方 法。
【背景技术】
[000^ 自1972年报道了Ti化在紫外光下能够分解也0产生也和02,光催化技术得到了快速 发展，已经成为一种能够提供环保能源和净化环境的方法。但WTi化为代表的宽禁带光催 化材料在可见光区间没有响应，量子点效率低等缺陷，限制其发展。因此开发和设计高效的 可见光响应的新型光催化剂已成为光催化领域近几年来的热点。
[0003] 近年来，被誉为"第=代"光催化材料的复合氧化物逐渐成为光催化剂研究领域新 的热点。其中，关于含In的多元金属氧化物倍受光催化研究领域的关注。偏铜酸裡化iIn〇2) 是一种重要的含In多元金属氧化物，常被用于非水解电解质二次电池的负电极材料。最近 的研究表明，LiIn化同时也是一种半导体光催化材料，可用于光催化降解有机污染物和光 产氨。众所周知，光催化剂的光催化活性与产物的形貌、颗粒尺寸、结晶程度和微观结构紧 密相关，而运些性质在很大程度上都取决于其制备方法和条件。因此，为了获得高光催化效 率的Li In化，对其进行改性至关重要。
【发明内容】
[0004] 本发明的第一个目的是提供一种W渗杂LiIn化光催化材料的制备方法，所述方法 为：W含In化合物、含Li化合物和鹤盐为原料，通过溶胶凝胶法获得前驱体，所述前驱体经 热处理、研磨得到所述W渗杂Li In〇2光催化材料。
[0005] 优选地，本发明提供了上述制备方法的具体步骤：
[0006] (1)制备前驱体:将In化合物和Li化合物加入溶剂中，揽拌至形成透明溶液；向所 述透明溶液中加入鹤盐水溶液，继续揽拌至形成浑浊溶液，加热所述浑浊溶液至形成透明 溶胶，将所述透明溶胶烘干，即得所述前驱体；
[0007] (2)制备W渗杂Li In化光催化材料:将所述前驱体进行般烧，并将般烧处理后的材 料研磨成粉末，即得所述W渗杂Li In〇2光催化材料。
[000引进一步优选地，本发明提供了上述制备方法的具体步骤：
[0009] (1)制备前驱体:按照含In化合物与含Li化合物的摩尔比为1: (1 -3)计，将含In化 合物和含Li化合物加入溶剂中，揽拌至形成透明溶液；向所述透明溶液中加入鹤盐水溶液， 继续揽拌至形成浑浊溶液，在60-80°C条件下加热所述浑浊溶液至形成透明溶胶，将所述透 明溶胶在80-100°C条件下烘干，即得所述前驱体；
[0010] (2)制备W渗杂LiIn化光催化材料:将所述前驱体进行般烧，并将般烧处理后的材 料研磨成粉末，即得所述W渗杂Li In〇2光催化材料。
[0011] 其中，所述鹤盐水溶液中W6+与含In化合物中In3+的摩尔比为（3-7): 100,优选地， 所述摩尔比分别为3:100，4:100，5:100，6:100，7 :100。在上述各摩尔比下制备得到的光催 化材料与纯品LiIn化相比，吸收光谱发生红移，禁带宽度降低，且该光催化材料在可见光下 的光催化活性也得到提高。进一步优选的，当二者的摩尔比为6:100时，制备得到的光催化 材料的吸收光谱红移量最大，且其在可见光下的光催化活性提高的最多。
[0012] 该方法制备得到的光催化材料克服了传统光催化材料禁带宽度大、量子效率低、 在可见光区间没有响应等缺点。此外，该方法为溶胶凝胶法，其制备工序简单，易操作，且重 复操作性强。
[0013] 优选地，所述含In化合物与所述含Li化合物的摩尔比分别为1:1，1:2，1: 3。
[0014] 优选地，所述In化合物为硝酸铜、硝酸铜水合物、氧化铜中的一种或多种。优选地， 所述硝酸铜水合物为In(N〇3)3 ? 4.5出0或In(N〇3)3 ?出0。
[0015] 优选地，所述Li化合物为醋酸裡、醋酸裡水合物、碳酸裡、硝酸裡中的一种或多种， 所述醋酸裡水合物为C出COOLi ? 2出0。
[0016] 优选地，所述鹤盐为鹤酸锭、鹤酸巧中的一种或两种。进一步优选地，所述鹤盐水 溶液的浓度范围为3.0-8. Og/L。
[0017] 优选地，步骤(1)中所述溶剂为醇类溶剂，进一步优选为乙醇。
[0018] 优选地，步骤（1)中的溶剂为乙醇时，所述乙醇的体积用量是所述In化合物重量用 量的15-25倍。
[0019] 优选地，步骤(2)中，所述般烧的溫度为700-900°C，般烧的时间为2-地。
[0020] 所述粉末尺寸大小分布不均一，其粒径范围为几百纳米到几个微米之间。
[0021] 本发明提供了一种最佳的方案，一种W渗杂LiIn化光催化材料的制备方法，包括如 下步骤：
[0022] (1)制备前驱体:将In化合物和Li化合物按照1:2的摩尔比溶于乙醇中，揽拌至形 成透明溶液;然后向所述透明溶液中加入鹤盐的水溶液，揽拌至形成浑浊溶液，在60-80°C 条件下加热所述浑浊溶液至形成透明胶体，然后将所述胶体在80-100°C条件下烘干，得到 前驱体;其中，所述鹤盐的水溶液中W 6+与In3+的摩尔比为6:100;
[0023] (2)制备W渗杂LiIn化光催化材料:将所述前驱体在700-900°C条件下般烧2-地，然 后将般烧处理后的材料研磨即得所述W渗杂Li In〇2光催化材料。
[0024] 本发明的第二个目的是提供一种W渗杂LiIn化光催化材料，所述光催化材料是通 过上述任意一种方法制备得到的。所述W渗杂LiIn化光催化材料可W表示为W-LiIn化。该光 催化材料中，高价位W 6+离子能够有效地抑制电子-空穴对的重新复合，提高量子效率，表现 在不仅能够拓宽其广谱相应范围，而且表现出更好地可见光光催化活性。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明实施1~5所制备W-LiIn化及纯LiIn化光催化材料的X畑图（a) W及局 部放大图(b)。
[0026] 图2是本发明实例4所制备6at%W-LiIn化光催化材料的SEM图（a似及对应的抓X 图谱化）。
[0027] 图3是本发明实例4所制备6at%W-LiIn化及纯LiIn化光催化材料的X射线光电子能 谱(XPS)图（a) W及W 4f高分辨图（b)。
[002引图4是本发明实施1~5所制备W-LiIn化及纯LiIn化光催化材料的紫外-可见漫反射 图谱(a)及其对应的禁带宽度图谱(b)。
[0029] 图5是本发明实施1~5所制备W-Li In化光催化材料及纯Li In化在可见光下降解亚 甲基蓝的降解曲线。其中，在横坐标为30min时，对应的纵坐标从上至下依次为pure，3at %， 4at%，7at%，5at%，6at%。
【具体实施方式】
[0030] W下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0031] 实施例1:3at%W-LiIn〇2光催化材料
[0032] (1)制备前驱体:分别W3g In(N〇3)3 ? 4.甜2〇和O.SgCHsCOOLi ? 2出0作为含In化合 物和含Li化合物(二者的摩尔比为1:1)，将它们溶于60mL乙醇中，揽拌20min，标记为A溶液； 将0.06g鹤酸锭(摩尔比W 6+:In3+ = 3:100)溶于20mL去离子水，标记为B溶液;在揽拌的条件 下，将B缓慢滴加到A中，再揽拌30min，得到混合溶液;在60°C下将混合溶液水浴加热4h，最 后成澄清透明溶胶体系，之后在恒溫干燥箱中80°C下干燥，得到前躯体；
[0033] (2)将所述前躯体置于马弗炉在700°C下般烧地，然后进行研磨，得到W-LiIn化光 催化材料。
[0034] 实施例2:4曰1%胖-^111〇2光催化材料
[0035] (1)制备前驱体:分别W3g In(N〇3)3和1.2g Li2〇)3作为含In化合物和含Li化合物 (二者的摩尔比为1:2)，将它们溶于70mL乙醇中，揽