[發(fā)明專利]Ag/AgCl混雜光催化劑的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110447194.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN102489321A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳德良;范冰冰;張銳;王海龍;許紅亮;盧紅霞;張毅;陳倩倩;高佳冰;葛連方
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/10
• 分類號(hào): B01J27/10
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳;郭麗娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Ag/AgCl混雜光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

含有染料等有機(jī)物的廢水是水資源污染的重要來源，但是，由于染料廢水的產(chǎn)生量大、地域分散，難以集中凈化處理，并且常規(guī)處理方法的成本很高，多數(shù)廠礦企業(yè)難以承受。利用太陽光進(jìn)行光催化降解有機(jī)染料的方法具有效率高、成本低、易操作等優(yōu)點(diǎn)，是近年來的研究熱點(diǎn)。TiO₂等過渡金屬半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)得到了大量的研究與實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的應(yīng)用實(shí)踐，目前突出的難題就是如何調(diào)制其能隙寬度，提高太陽能的利用效率。對(duì)TiO₂等過渡金屬半導(dǎo)體進(jìn)行參雜或者進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)合是調(diào)制光催化劑能隙結(jié)構(gòu)的常用方法與手段，但是，效果不是很明顯。基于新的理論尋求新的高效、可見光催化劑顯得尤為重要和迫切。

最近的研究表明，將金屬納米顆粒負(fù)載于合適的基體上，利用金屬顆粒在可見光光場(chǎng)中的表面等離子共振(surface?plasmon?resonance，SPR)效應(yīng)，產(chǎn)生光生“電子－空穴”對(duì)；當(dāng)光生“電子－空穴”對(duì)能被有效分離時(shí)，即可用作利用可見光驅(qū)動(dòng)的有效光催化劑材料。目前，Ag/AgCl是研究較多的基于SPR效應(yīng)的光催化劑材料，常有的制備方法有油浴加熱法、微波輔助加熱法、離子交換法等。由于Ag離子與Cl離子反應(yīng)生成AgCl沉淀的速度很快，反應(yīng)速度很難控制，再加之金屬Ag的生成往往需要在EG等還原性介質(zhì)中加熱處理，從而，所得Ag/AgCl催化劑的顆粒大小與形貌很難控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種Ag/AgCl混雜光催化劑的制備方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

Ag/AgCl混雜光催化劑的制備方法，步驟如下：（1）將硝酸銀、聚乙烯吡咯烷酮溶解于還原性溶劑中制得混合液，將氯化鈉溶于還原性溶劑中形成氯化鈉溶液；（2）在超聲作用下，向步驟（1）的混合液中逐滴加入氯化鈉溶液，滴加完畢后反應(yīng)20-40min制得Ag/AgCl的懸浮液；（3）Ag/AgCl的懸浮液后處理得Ag/AgCl混雜光催化劑。

步驟（3）中后處理的過程為：向Ag/AgCl的乙二醇懸浮液中加入乙醇稀釋后，經(jīng)離心分離、洗滌、干燥。

所述步驟（1）形成的混合液中硝酸銀的摩爾濃度為0.025-0.1?mol/L，聚乙烯吡咯烷酮的濃度為0-20?g/L，NaCl與AgNO₃的摩爾比為1-2。

超聲作用時(shí)所用超聲儀的功率不小于300W。

超聲時(shí)所用超聲儀的功率優(yōu)選300-800W。

還原性溶劑為乙二醇或/和乙醇。

當(dāng)還原性溶劑為乙二醇與乙醇的混合物時(shí)，任意比例即可。

本發(fā)明方法制備的Ag/AgCl混雜光催化劑，呈立方體或聚集體形貌，呈紫灰色，粒徑為50?―?500?nm，金屬Ag為微細(xì)的納米簇，分散嵌布于立方相AgCl基體中(JCPDS?#31–1238)，形貌規(guī)則、粒度均勻性易控制，對(duì)甲基橙、羅丹明等有機(jī)染料具有良好的可見光降解性能，能在可見光催化有機(jī)物染料降解等方面有廣泛應(yīng)用。

本發(fā)明采用高能超聲化學(xué)制備Ag/AgCl催化劑，當(dāng)超聲波輻照液體時(shí)，由于交替產(chǎn)生壓縮與擴(kuò)張作用產(chǎn)生大量的氣泡；氣泡經(jīng)歷形成、長大等過程，最后瞬間爆炸式破裂，在局部產(chǎn)生超高壓力和溫度（即“空化作用”），誘導(dǎo)反應(yīng)的進(jìn)行。此外，在超聲波的空化作用下，很多溶劑可瞬間產(chǎn)生還原性激子，可將金屬離子還原成單質(zhì)金屬。與此同時(shí)，超聲波的空化作用能有效驅(qū)散納米顆粒的二次團(tuán)聚，提高粉體的分散性。當(dāng)用高能超聲波處理含有Ag⁺與Cl^－的EG溶液，利用超聲波產(chǎn)生的局部高溫與還原型性離子進(jìn)行反應(yīng)，在生成AgCl沉淀的同時(shí)，部分Ag離子被超聲還原成Ag納米簇，一步法制備出了光催化性能良好的Ag/AgCl混雜光催化劑，基本反應(yīng)式可如下表示：

本發(fā)明提供的超聲化學(xué)法制備產(chǎn)品的粒度比其他方法制備樣品要小，效率高，工藝簡單，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化制備。本發(fā)明的制備方法具有效率高、成本低、重復(fù)性好、適合于規(guī)模制備、產(chǎn)品性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1?Ag/AgCl混雜光催化劑的數(shù)碼照片；

圖2為實(shí)施例1?Ag/AgCl混雜光催化劑的X射線衍射圖譜；

圖3為實(shí)施例1?Ag/AgCl混雜光催化劑（A）與AgCl（B）的紫外－可見光吸收光譜圖；

圖4為實(shí)施例1?Ag/AgCl混雜光催化劑的掃描電鏡照片；