500W的氙灯（入射光通量为4. 76 X KT6Einstein 17^,42011111截止滤 光片）或采用400W(入射光通量为6. 01 X KT6Einstein PS-1，390nm截止滤光片）的高 压汞灯，在300mL(16. 65mol)纯水及50mL CH3OH中放入粉末Y3_xNdxNb0 7(0. 5彡X彡1)7或 Y3_xNdxNb07(0. 5 彡 X 彡 1)-沸石 0· 8g。其中粉末 Y3_xNdxNb07(0. 5 彡 X 彡 1)负载 Pt、NiO 和此02助催化剂。溢出的氢气产率采用带有TCD的气相色谱-质谱联用仪测定，该气相色 谱-质谱联用仪和密闭环路内部照明反应器相连。在反应之前密闭环路内部照明反应器内 各种气体被去除，氩气被充入该反应器，直到反应器内的氧气和氮气被完全去除。
[0068] 5、Y2NdNbO7的性能表征
[0069] 通过XRD、XPS结果得知Y2NdNbO7为单相（见图1)，且实验原始材料高度纯净，无任 何杂质相。从其TEM图来看，催化剂呈不规则形貌（见图2)。X射线荧光光谱仪测定Y 2NdNbO7 的平均原子摩尔百分比为 Y : Nd : Nb : 0 = 2.00 : 0.97 : 1.03 : 6.96。用 Rietveld 软件对Y2NdNbOj^ XRD结果进行结构精修，结构精修因子RP值为RP = 9. 36 %。Y $(1他07的 空间群为Fd_3m，结构为立方晶系，烧绿石结构，晶胞参数为a= 10.62127 A。Y2NdNbO7各衍射 峰的晶面指数（hkl)被标定。Y2NdNbO 7催化剂中各个原子的空间原子位置参数被确定（见 表1)。采用紫外可见漫反射光谱仪对Y2NdNbO 7在光的照射下产生的特征吸收边进行测定 (见图3)，获得Y2NdNbO7的带隙宽度为2. 09eV。采用X射线光电子能谱仪测定Y #(1他07的 X射线光电子能谱（见表2)，由表2可知Y、NcUNb、0的化合价分别为+3、+3、+5、-2。同时 获得Y2NdNbO 7的能带结构，导带由Y的4d轨道，Nd的4f轨道和Nb的4d轨道构成，价带由 0的2p轨道构成。（见图4)。
[0070] 表1. Y2NdNbO7内各原子的空间位置坐标
[0071]
【主权项】
1. 粉末催化材料，其特征是用如下的结构式=YhNdxNbO7(0. 5彡X彡I)，粉末的粒径为 0· 15~0.40微米。
2. 复合多孔纳米结构的催化材料，Y hNdxNb07(0. 5彡X彡1)-沸石复合多孔纳米催化 材料。
3. 光电极材料，Y 3_xNdxNb07(0. 5彡X彡1)/氢桥混配物复合修饰光电极。
4. 复合多孔纳米的催化材料的应用，通过Y 3_xNdxNb07 (0. 5彡X彡1)-沸石复合多孔纳 米材料为催化剂通过光催化反应系统降解废水中的有机污染物辛硫磷、亚甲基兰和磺胺甲 恶唑。此外，以氙灯或高压汞灯为光源，在密闭的由多个阀门控制的玻璃管路内部照明反应 器内进行分解水制取氢气。
5. 粉末催化材料的应用，以Y 3_xNdxNb07(0. 5 < X < 1)粉末为催化剂，光催化降解水中 有机污染物辛硫磷、亚甲基兰和磺胺甲恶唑。另外，YhNdxNbCMt末或分别负载Pt、NiO和 RuO2辅助催化剂，以氙灯或高压汞灯为光源，在密闭的由多个阀门控制的玻璃管路内部照 明反应器内进行分解水制取氢气。 6. Y3_xNdxNb07 (0. 5彡X彡1)-沸石纳米复合材料的制备方法：采用水解共沉淀法制备： a. 沸石悬浮液的制备：首先，将沸石研碎过筛，并称取5g过筛后的细颗粒沸石，加入到 5〇g水中浸泡过夜后，磁力搅拌2h，制得10%的矿浆，于其中加入0. 15g的焦磷酸钠，机械搅 拌（450r/min) 0. 5h，静置2h后倾析出上层悬浮液备用。 b. 钇钕铌混合溶液制备：按Y3_xNdxNb07(0.5彡X彡1)分子式的原子摩尔比即 (3-x) : X : 1(0. 5 彡 X彡 1)，用电子天平分别称取适量的 Y(N03)3.6H20(AR)、NdCl3(AR)、 NbCl5(AR)制成混合溶液50mL，得0. lmol/L钇钕铌混合溶液备用。 c. Y3_xNdxNb07(0. 5彡X彡1)-沸石纳米复合材料的制备：取沸石悬浮液50mL在水浴 锅中加热搅拌至851：，分别用10%硫酸调节？!1值至2.0，加入2(^尿素，将配置好5〇1^的 0. lmol/L纪钕银混合溶液缓慢匀速滴入沸石悬浮液中，待纪钕银混合溶液全部滴完后，停 止搅拌及加热并取出水解沉淀胶体，用蒸馏水和无水乙醇反复离心洗涤至无氯离子。将洗 涤后的沉积物于80°C干燥获得Y 3_xNdxNb07(0. 5 < X < 1)/沸石纳米复合材料。
7. 粉末催化材料Y 3_xNdxNb07(0. 5彡X彡1)的制备方法：其特征是： 粉末催化材料YhNdxNbO7 (0. 5 < X < 1)的制备方法： (1) 采用盐助溶液燃烧法制备YhNdxNbO7 (0. 5 < X < 1)光催化粉末材料： a. 以 Y(NO3)3 · 6H20 (AR)、NdCl3 (AR)、NbCl5 (AR)为原材料，将 Y、Nd 和 Nb 以所述分子式 的原子摩尔比（3-x) : X : 1 的 Y(NO3)3 WH2O(AR)、NdCl3(AR)、NbCl5(AR)经研磨后转移至 石英烧杯中，加入一定量的去离子水使药品溶解，再加入化学计量比的甘氨酸和KCI，形成 混合溶液。 b. 将上述盛有混合溶液的石英烧杯放置于磁控温加热器上。于60°C下进行加热，反应 3±lh后，溶液温度逐渐升至IKTC左右，在此过程中，溶液逐渐变得透明并被蒸发。上述溶 液蒸发完全后所得粘稠液体会发生膨胀。紧接着释放出气体，迅速发生自蔓延溶液燃烧反 应，生成疏松的粉体，将燃烧所得粉体放入马福炉中煅烧3~4h，冷却。然后将样品用蒸馏 水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤2次，放入干燥箱中干燥，干燥箱温度设置为60°C，取出样品 研磨装袋，即得最终产物。 (2) 采用液相催化相转化法制备Y3_xNdxNb07(0. 5 < X < 1)光催化粉末材料： a. 按 Y3_xNdxNbOj 子式的原子摩尔比取原材料 Y (NO 3) 3 · 6H20 (AR)、NdCl3 (AR)、 NbCl5(AR)进行研磨，即Y、Nd和Nb的摩尔比为（3-x) : X : 1 (0. 5彡X彡1)，将研磨后的 细粉粒转移到石英烧杯中，加入一定量的去离子水使药品溶解，制得钇钕铌混合溶50mL。 b. 用电子天平称取NaOH 6. 00g，FeCl2,4H20 4. 98g，用去离子水溶解，各得3mol/L NaOH 溶液 50mL、0. 5mol/L FeCl2溶液 50mL。 c. 用上述制得的NaOH溶液调节钇钕铌混合溶体系的pH值至9. 5~10. 5,加入1.0 mol/ L的FeCl2溶液作为催化剂，Fe 2+与Fe 3+的物质量的比为0. 02 : 1 ;再细心调节体系的pH 值至9. 5~10. 5,然后沸腾回流2h，然后对其进行离心分离、再用去离子水洗涤4~5次， 最后将所得到的YhNdxNb0 7(0. 5 < X < 1)纳米粒子分散在去离子水中备用，分散液的固含 量为40~55g/L。
【专利摘要】新型纳米结构材料，Y3-xNdxNbO7(0.5≤x≤1)粒径为0.15～0.3微米，Y3-xNdxNbO7(0.5≤x≤1)、Y3-xNdxNbO7(0.5≤x≤1)-沸石复合材料粒径为0.2～0.4微米，及Y3-xNdxNbO7(0.5≤x≤1)/氢桥混配物复合修饰光电极。新型催化材料的应用，利用Y3-xNdxNbO7(0.5≤x≤1)、Y3-xNdxNbO7(0.5≤x≤1)-沸石复合材料作为光催化剂，在可见光条件下降解被污染水体中有机污染物(包括辛硫磷(C12H15N2O3PS))、亚甲基兰(C16H18ClN3S)、磺胺甲恶唑(C10H11N3O3S)等，光源为氙灯，采用截止滤光片(λ＞420nm)；在可见光或紫外光条件下分解水制氢，催化剂粉末表面或分别负载Pt、NiO和RuO2辅助催化剂，光源为氙灯或高压汞灯，采用截止滤光片(λ＞420nm或λ＞390nm)。催化剂粉末均匀分布在水溶液内，整个光照反应在密闭不透光的环境下进行。
【IPC分类】C25B1-04, C01B3-04, C02F1-30, B01J35-10, B01J23-20, B01J29-00
【公开号】CN104645967
【申请号】CN201410841665
【发明人】栾景飞, 李妍妍, 胡文华
【申请人】南京大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月26日