[發明專利]納米銀/溴化銀可見光光催化材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810016610.5
• 申請日: 2008-05-26
• 公開（公告）號: CN101279274A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 黃柏標;王朋;張曉陽;秦曉燕
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J27/08
• 分類號: B01J27/08;B01J23/50;C01B3/04;C02F1/30;B01D53/86
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王書剛

技術領域

本發明涉及一種應用于分解水制氫或分解空氣和水中污染物的光催化材料及其制備方法，屬于光催化材料技術領域。

背景技術

隨著資源過度開發利用和環境污染的加重，人類可用資源越來越短缺，生活環境受到越來越嚴重的破壞，能源和環境問題成為當今世界關注的兩大主要問題。目前世界能源主要依賴不可再生的化石資源，我國能源總消耗的90％以上為不可再生的化石能源；如何來解決當前能源危機？太陽能資源豐富，一年到達地球總量為5.5×1026J，為現在全球一年能源消耗的一萬倍；如果能制備出高效的光催化材料，利用太陽能制備氫氣來緩解能源危機將有重大的實用意義；工業和家用廢氣及廢水中時常含有較多有機污染物，這類富營養化的廢水及廢氣會給生態環境帶來嚴重地破壞。隨著國際環境標準(ISO?14001，October?1996)要求日益嚴格化，有機污染的治理技術也得到快速發展。近年來光催化在能源開發和環境保護中的應用日益受到人們的重視。

光催化材料一直是科學研究的熱點之一。上世紀七十年代初，日本東京大學Fujishima和Honda研究發現，利用二氧化鈦單晶光催化反應使水分解成氫和氧。此后，各國學者圍繞二氧化鈦光催化材料進行了廣泛的研究。光催化的原理可用半導體的能帶理論來解釋：當用能量等于或高于半導體材料的禁帶寬度的光照射時，價帶電子受激發躍遷至導帶，同時在價帶上產生相應的空穴，形成電子空穴對；光生電子、空穴在內部電場作用下分離并遷移到材料表面，發生氧化還原反應。光催化反應是在光誘導下的物理化學過程，能夠實現光分解水制氫和凈化空氣和水的作用。

要實現光催化分解水制氫或分解空氣和水中的污染物，光催化材料必須滿足兩個條件：首先，其禁帶寬度要大于水或者污染物的分解電壓，其次價帶位置應比O₂/H₂O的電位更正，而導帶的位置應比H⁺/H₂更負。傳統光催化材料滿足上述兩個條件，但是其能帶帶隙大于3.0eV，所以只能利用太陽光中紫外光。然而，紫外光的能量僅占太陽能的4％，而可見光則占43％。

當前，人們所應用的主要光催化材料為具有特定晶形的二氧化鈦，簡稱P25。其已被廣泛應用于凈化空氣。由于其能帶較高，對太陽光能量的利用率太低，因此各國都在致力與尋找高效的可見光光催化劑。

基于二氧化鈦的改性光催化材料能有效地擴展可見光的吸收范圍，但陽離子的改性顯著降低光量子轉換效率，陰離子的改性(N或C)在光照下容易光分解，具有不穩定性。

溴化銀作為一種光敏材料，對光有很好的響應，但在光的照射下，溴化銀能被還原出單質銀，穩定性差，因此溴化銀不能單獨可見光光催化劑。

發明內容

本發明針對目前通用的光催化材料P25存在的對太陽能的利用率低、反復使用過程中難以分離等問題，提供一種光催化活性高、易分離，對太陽能利用高的納米銀/溴化銀可見光光催化材料，并提供一種該催化材料的制備方法。

本發明的納米銀/溴化銀可見光光催化材料的由納米銀和溴化銀構成，化學式是Ag/AgBr，納米銀顆粒負載在溴化銀的表面。納米銀顆粒占總重量的23.5-47％。

上述納米銀/溴化銀可見光光催化材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備鉬酸銀，采用固相燒結的方法合成鉬酸銀，按摩爾比1∶1的比例取氧化鉬和氧化銀，混合、壓片后燒結，在300℃-500℃溫度下，燒結5小時-8小時，燒結物即為鉬酸銀；

(2)制備溴化銀：按1g鉬酸銀與20ml濃氫溴酸的比例將兩者混合后放入高壓釜中，加熱到150℃-220℃，并在此溫度下放置48小時-72小時，使其發生充分的離子交換，所得沉淀物先用濃硝酸沖洗3-5次，再用去離子水沖洗直到pH＝7，所得產物即為溴化銀；

(3)制備納米銀/溴化銀光催化劑：將步驟(2)所制的溴化銀按每0.1g-0.2g溴化銀與10ml硝酸銀水溶液的比例將兩者混合，硝酸銀水溶液的濃度為0.025mol/l-0.05mol/l，攪拌10分鐘-20分鐘后后加入谷氨酸，谷氨酸與溴化銀的重量比為0.3-0.6∶1，在水浴70℃下回流3小時-5小時，即得納米銀/溴化銀光催化劑。

本發明針對溴化銀的缺點，把納米銀顆粒負載在溴化銀的表面，利用納米銀顆粒的等離子體效應，有效地抑制了溴化銀分解，保證了其在光照下的穩定性，并有效的提高了其對可見光的吸收，能夠更有效的利用太陽光的能量。納米銀顆粒導電性好，利于電子的傳出，從而保證了體系的穩定性。

具體實施方式

實施例1