[發明專利]一種光催化材料Ag/AgMO2及其制備方法

有效

• 申請號: 201310435767.2
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103433036A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 張向超;張世英;賈艷榮;許第發;游洋;羅卓
• 申請（專利權）人: 長沙學院
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;B01J23/66
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及一種貴金屬單質/半導體金屬氧化物新型光催化材料及其制備方法，特別是一種具有等離子體效應的光催化材料Ag/AgMO₂(M=Ga,Al或In)及其制備方法。?

背景技術

自1972年日本學者報道了TiO₂的光催化現象以來，40余年來，盡管人們對光催化現象的認知與應用取得了長足的進步，然而受認知手段與認知水平的限制，目前對光催化作用機理的研究成果仍不足以指導光催化技術的大規模工業化應用。另一方面,現有TiO₂、ZnO和WO₃等典型光催化材料的光響應范圍窄,量子轉換效率低，太陽能利用率低，依然是制約光催化材料應用的瓶頸。尋找和制備高量子效率光催化材料是實現光能轉換的先決條件，也是光催化材料研究者所需要解決的首要任務之一。?

近年來，設計、開發高效的新型可見光催化材料成為目前光催化領域的研究熱點。新型光催化材料開發方法主要集中在以下兩個方面：一是對紫外光響應型寬帶隙光催化材料的改性使其獲得可見光響應,如金屬摻雜、非金屬摻雜、半導體耦合、染料敏化等；另一方面是通過材料設計的方法設計和開發可見光響應型光催化材料,如多金屬氧化物、固溶體和有機半導體等。?

銅鐵礦型ABO₂多元金屬氧化物，A位上是+1價的Cu、Ag等離子，B位上一般是第一列過渡金屬元素或者Al系元素的+3價離子，如Al、Ga、In、Sc、Cr、Y等，由于其獨特的物理化學性質，在催化劑、發光材料、熱電材料、太陽電池、臭氧傳感器和p型透明導電氧化物等領域存在著潛在的應用而引起了人們廣泛的研究。A位為銅基的銅鐵礦型材料一般可以通過高溫固相反應來制備，而貴金屬氧化物Ag₂O的自由能較低，在空氣中的分解溫度為300℃，較低的分解溫度導致了在固相反應中其氧化物在反應之前就會分解，所以A位為含Ag的銅鐵礦型氧化物不可能由高溫固相法來制備，這一難題在制備貴金屬復合氧化物中也同時存在。目前已報道的AgMO₂的制備方法有高溫水熱法、氟化異丙烯膜袋水熱法?和氧化助熔劑法等。?

發明內容

本發明的目的在于獲得一種具有高量子效率、寬光譜響應，且具有等離子體效應的Ag/AgMO₂(M=Ga,Al或In)新型光催化材料。?

本發明的另一目的在于提供上述材料的制備方法，該制備方法具有操作方便、簡單，反應條件溫和，有利于產業化生產的特點；制得的Ag/AgMO₂(M=Ga,Al或In)具有等離子體效應，不僅能有效地拓展體系對可見光的響應，提高對可見光的利用效率，其光催化效率也大大提高。?

本發明的制備方法可為其他金屬-多元半導體金屬氧化物復合結構的新型光催化材料的控制合成提供新思路，在降解有機污染物的環境治理和光解水制氫、薄膜太陽能電池新能源等環境和能源光催化領域具有曠闊的應用前景。?

具體技術方案：?

一種光催化材料Ag/AgMO₂，所述的光催化材料為呈多面體，為單質Ag納米顆粒與AgMO₂形成的復合結構，其中M=Ga,Al或In，該光催化材料的粒徑為0.2～1μm。?

所述光催化材料是采用下述方法制備得到，先通過固相法制備NaMO₂，M=Ga,Al或In，再以NaMO₂為前驅體，加入過量的含Ag化合物，通過固相離子交換法合成Ag/AgMO₂。?

Ag/AgMO₂光催化材料的制備方法，先通過固相法制備前驅體NaMO₂，再以NaMO₂為原料，加入過量的含Ag化合物，通過固相離子交換法制備Ag/AgMO₂，所述的M=Ga,Al或In。?

所述制備前驅體NaMO₂過程中，加入NaCl作為抑制劑。?

所述固本離子交換法合成Ag/AgMO₂過程中，加入過量的AgNO₃，并以KNO₃為助溶劑。?