稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111437809A(43)申请公布日2020.07.24(21)申请号202010353643.X(22)申请日2020.04.29(71)申请人江苏纳欧新材料有限公司地址211700江苏省淮安市盱眙县古桑创业园科二路养之道南侧(72)发明人李霞章刘雅慧王灿姚超吴凤芹左士祥王亮刘文杰毛辉麾叶里祥(74)专利代理机构常州市英诺创信专利代理事务所(普通合伙)32258代理人谢新萍(51)Int.Cl.B01J23/18(2006.01)C07C31/04(2006.01)C07C29/153(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法及应用(57)摘要本发明属于硅酸盐光催化技术领域，具体涉及一种稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法及应用。首先将凹凸棒石和硫酸铵在马弗炉中煅烧，煅烧后的产物用盐酸溶液处理，离心干燥得到二氧化硅，然后采用四甲基氢氧化铵溶液将二氧化硅溶解，再加入硝酸铋和稀土硝酸盐，水热反应后离心、干燥得到稀土元素掺杂的硅酸铋。本发明不仅将天然硅酸盐矿物改造成具有可见光响应的硅酸盐材料，而且通过稀土元素的上转换发光效应，将近红外光上转换为可见光，间接地提高了硅酸铋材料的太阳光利用率，从而提高了该材料的光催化效率。CN111437809ACN111437809A权利要求书1/1页1.一种稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下：(1)称取凹凸棒石和硫酸铵并置于坩埚中，马弗炉中550℃煅烧1-3h，然后置于3mol/L的盐酸溶液中处理2-4h；(2)将四甲基氢氧化铵加入到去离子水中，在剧烈搅拌下加入步骤(1)制备的二氧化硅，然后加入硝酸铋和水合硝酸稀土化合物(RE(NO3)3·nH2O)，随后转移至微波水热釜中进行水热反应，得到稀土元素掺杂的硅酸铋。2.根据权利要求1所述的稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述凹凸棒石与硫酸铵的质量比为1:0.33～1:3；盐酸溶液是采用35％分析纯的盐酸稀释成3mol/L。3.根据权利要求1所述的稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述四甲基氢氧化铵加入到去离子水中形成25％的四甲基氢氧化铵水溶液。4.根据权利要求1所述的稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水合硝酸稀土化合物中的稀土元素包括Ce3+、Pr3+、Er3+、Tm3+，Yb3+、Sm3+、La3+。5.根据权利要求1所述的稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硝酸铋与二氧化硅的质量比为8:1。6.根据权利要求1所述的稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水热反应时间60～90min，水热温度140～180℃。7.一种根据权利要求1-6所述方法制备的稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂，其特征在于，所述光催化剂由硅酸铋(Bi12SiO20)和稀土离子(RE)组成，其中，光催化剂中，按照摩尔比[Bi3+]:[RE]＝1:x，其中x的范围是0.001～0.003mol。8.一种根据权利要求1-6所述方法制备的稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的应用，其特征在于：所述稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂用于光催化还原CO2制甲醇。9.根据权利要求8所述的稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的应用，其特征在于：所述应用方法为：称取制备的稀土离子掺杂的硅酸铋材料0.01g溶解于100mL去离子水中，然后再加入到光催化反应装置中，CO2以60mL/min的流速通入反应装置，通入N250min后以300W的氙灯作为模拟光源进行照射，每隔30min收集1mL样品，样品用气相色谱仪分析甲醇的浓度，测试方法为：进样量1μL，汽化室和检测器温度为250℃，柱温60℃保持1min，后以10℃/min至100℃保留1min，通过与标样的峰面积进行对比，测得样品中甲醇的浓度。2CN111437809A说明书1/5页稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法及应用技术领域[0001]本发明属于硅酸盐光催化技术领域，具体涉及一种稀土元素掺杂硅酸铋光催化剂的制备方法及光还原二氧化碳应用。背景技术[0002]二氧化碳(CO2)是化石燃料燃烧的主要产物，是主要的温室气体之一。随着全球气温的不断变化，化石燃料也在不断减少。如果能将二氧化碳转换成碳氢燃料，不仅能解决环境问题，还能开发新能源。光催化技术反应过程快速高效、能耗低、无二次污染，有着较高的开发价值和广阔的应用，已成为CO2处理技术中一个活跃的研究方向。[0003]光催化对CO2进行资源化利用是将CO2转化成多种能源分子(CO、CH3OH、CH4、HCOOH等)，对资