[發(fā)明專利]一種磷酸銀基復(fù)合可見光催化材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310429154.8
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103599801A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊小飛;包杰;李揚;秦潔玲;李榮;樊麗娜
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: B01J27/18
• 分類號: B01J27/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域??

????本發(fā)明涉及光催化技術(shù)領(lǐng)域，特指一種磷酸銀基復(fù)合可見光催化材料及其制備方法，具體指一種在水溶液中運用離子交換法制備形貌規(guī)則、結(jié)構(gòu)可控的磷酸銀立方體/氧化鋅棒復(fù)合材料的方法，屬于復(fù)合材料、光催化及環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

環(huán)境問題是當(dāng)前社會面臨的重大挑戰(zhàn)，是制約經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展、影響人們身體健康的主要因素之一。其中，水資源問題日益嚴(yán)重，水環(huán)境污染已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的生活質(zhì)量，對我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施也造成了較大的影響，近年來，利用光催化技術(shù)消除和降解污染物是當(dāng)前水環(huán)境治理中最活躍的研究領(lǐng)域之一，越來越多的光催化材料被應(yīng)用于環(huán)保、水質(zhì)處理、有機(jī)物降解、消毒抗菌等領(lǐng)域，使得可見光光催化材料得到了越來越多的關(guān)注。?

氧化鋅是一種光電性能獨特的半導(dǎo)體材料，具有活性高、無污染、儲量多、價格低廉等優(yōu)點使其在光催化領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。但由于氧化鋅帶隙較大（3.7?eV），只能利用整個可見光譜4%左右的光來受激產(chǎn)生電子-空穴對；而且其能帶結(jié)構(gòu)容易使產(chǎn)生的載流子對發(fā)生復(fù)合，導(dǎo)致其光催化效率進(jìn)一步降低，Guo等[Nat?Mater?,?2010?,?9?,?559-564]報道了在可見光激發(fā)下，磷酸銀由于具有分散的能帶結(jié)構(gòu)，禁帶寬度相對較窄，光生載流子的復(fù)合速率大大降低，量子效率得到很大提高，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的可見光光催化活性，但是制備磷酸銀使用了含銀的化合物使得制備成本偏高，另外制備出的磷酸銀材料的尺寸都偏大且形貌難以控制，而且磷酸銀材料的化學(xué)穩(wěn)定性較差。?

在擴(kuò)展氧化鋅可見光響應(yīng)范圍、延長載流子壽命的諸多嘗試中，用窄帶隙半導(dǎo)體材料與氧化鋅復(fù)合形成具有異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料是一種行之有效的方法，由于磷酸銀與氧化鋅相似的能帶結(jié)構(gòu)可以很好的匹配，將氧化鋅納米顆粒復(fù)合在磷酸銀微粒上形成具有異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光催化材料，不僅能夠擴(kuò)寬氧化鋅的可見光響應(yīng)范圍，而且在可見光激勵產(chǎn)生電子-空穴對時，避免了光生載流子的快速復(fù)合，也防止了電子與磷酸銀中的銀離子發(fā)生還原反應(yīng)使磷酸銀發(fā)生分解，提高了光催化劑的催化效率并增強(qiáng)材料的循環(huán)穩(wěn)定性。?

本發(fā)明以商業(yè)化的氧化鋅、硝酸銀和磷酸鹽為原料，利用不同配比的氨水進(jìn)行結(jié)構(gòu)形貌調(diào)控，在水溶液中通過離子交換法快速制備磷酸銀立方體與氧化鋅棒的復(fù)合材料，并將其應(yīng)用于可見光催化降解有機(jī)污染物未見報道。?

發(fā)明內(nèi)容??

本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、簡單實用的方法快速制備磷酸銀立方體/氧化鋅棒復(fù)合可見光催化材料的方法，克服現(xiàn)有ZnO光催化材料可見光催化效率低、功能單一、磷酸銀可見光催化材料成本較高以及結(jié)構(gòu)難調(diào)控等不足之處，此外對于設(shè)計合成具有特定晶面的高活性的復(fù)合光催化材料具有一定的理論指導(dǎo)意義。????

實現(xiàn)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種磷酸銀基復(fù)合可見光催化材料，通過水溶液中離子交換法制得，并用氨水進(jìn)行調(diào)控，其特征在于，制備步驟如下：

????(1)?將氧化鋅溶于去離子水中超聲分散均勻得到氧化鋅分散液；

(2)?將硝酸銀溶于去離子水中，攪拌均勻得到硝酸銀溶液；將硝酸銀溶液在磁力攪拌條件下逐滴加到上述氧化鋅分散液中，溶液繼續(xù)攪拌至均勻得到混合前驅(qū)體溶液A，混合前驅(qū)體溶液A中氧化鋅的濃度為0.5-4?wt%，硝酸銀的濃度為0.1?mol/L；

(3)?將0.1mol/L氨水逐滴加入混合前驅(qū)體溶液A中，氨水與混合前驅(qū)體溶液A的體積比為2：1，攪拌30-60分鐘，得到混合前驅(qū)體溶液B；

(4)?將磷酸鹽溶于去離子水中，得到濃度為0.3?mol/L的磷酸鹽溶液；

(5)?在磁力攪拌條件下，將步驟(4)制備的磷酸鹽溶液逐滴緩慢加入步驟(3)所制備的混合前驅(qū)體溶液B中，磷酸鹽溶液與混合前驅(qū)體溶液B的體積為2：9，反應(yīng)體系中出現(xiàn)棕黃色渾濁，滴加完畢后得到的混合溶液繼續(xù)攪拌30-60min，所得產(chǎn)物抽濾后分別用無水乙醇和去離子水洗滌后真空干燥得到所述磷酸銀基復(fù)合可見光催化材料。

步驟2中所述的溶液繼續(xù)攪拌至均勻得到混合前驅(qū)體溶液A指以100轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌6-14小時得到混合前驅(qū)體溶液A。?

步驟3中的攪拌30-60分鐘指以200轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌30-60分鐘。?

步驟5中的繼續(xù)攪拌30-60分鐘指以200轉(zhuǎn)/分鐘的速率繼續(xù)攪拌30-60分鐘。?

步驟3中所述的磷酸鹽為磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉或磷酸鈉。?