[發明專利]一種介孔AgGaO2光催化材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310435770.4
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103447033A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 張向超;賈艷榮;張世英;許第發;余取民
• 申請（專利權）人: 長沙學院
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66;C01G15/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及光催化材料制備領域，具體涉及一種介孔AgGaO₂光催化材料的制備方法。

背景技術

近年來，能源危機和環境污染成為困擾人類社會的兩大難題。因此人們迫切需要尋求和開發新的替代能源，以及高效率、低成本、綠色環保的環境污染物處理技術。目前，在眾多治理技術中，以半導體為催化劑的光催化技術，可以將低密度的太陽光能轉化為高密度的化學能、電能，同時可以直接利用低密度的太陽光降解和礦化水與空氣中的各種污染物。因此，光催化工程技術在環境污染治理和新能源開發方面具有巨大的潛力，近年來備受材料、環境、能源和化學等研究領域的關注。

自1972年日本學者發現TiO₂的光催化現象以來，經過廣大科研工作者40年的不懈努力，已經取得了較大進步，不但在理論方面提出了一些普遍適用的基本原理和基本概念，而且在應用方面也取得了初步成效。但由于光催化過程的復雜性，仍然有許多理論和實踐問題尚未解決，目前以TiO₂為典型光催化材料的光催化技術還基本停留在實驗室研究的層面。其在實際應用中也存在一些缺陷：（1）TiO₂光吸收僅局限于波長較短的紫外光區，對太陽光的吸收尚達不到照射到地面太陽光譜的5%，限制了對太陽能的利用；（2）光生載流子(h⁺，e^-)很易重新復合。如在TiO₂表面上光生載流子的復合是在小于10^-9s的時間內完成，降低了光電轉換效率，從而影響了光催化的效率。因此，充分利用太陽能，提高可見光條件下光催化劑的光譜響應、光催化效率及光電轉換效率是光催化技術研究的中心問題，也是光催化空氣凈化技術實用化過程中必須解決的關鍵問題。

被譽為“第三代”光催化材料的復合氧化物逐漸成為新型光催化劑研究領域的重要課題和新的熱點，它能在可見光范圍內被直接激發產生光生載流子，具有較好的光催化活性而能直接應用于可見光光解水及有機污染物的降解等。多元氧化物催化材料在現有的新型光催化材料里占了絕大部分，可大致分類為含Ag、Bi、In以及Ti，Ta，Nb等的多元氧化物。近年來，層狀銅鐵礦p型半導體多元金屬氧化物AgMO₂(M=In,Bi,Y)由于其間接禁帶寬度較小(1.26-1.65eV)，有利于吸收可見光，備受光催化研究領域的關注。

對于銅基的CuBO₂銅鐵礦型一般可以通過高溫固相反應來制備，但由于貴金屬氧化物有比較低的自由能，特別是Ag₂O在空氣中的分解溫度為300℃，其較低的分解溫度導致在固相反應中其氧化物在反應之前就會分解，因此，制備含銀的AgGaO₂銅鐵礦型氧化物不能采用上述方法制備，而現有技術中也沒有關于如何制備介孔AgGaO₂光催化材料的相關報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種介孔AgGaO₂光催化材料的制備方法，通過本發明首次成功制得介孔AgGaO₂光催化材料，且本發明具有工藝獨特、操作方便，有利于工業化應用的特點，制備的介孔AgGaO₂比表面積大、孔結構可調控和光催化活性高，雜質少，在室內空氣凈化等領域具有廣泛的應用前景。

具體技術方案為：

一種介孔AgGaO₂光催化材料的制備方法，包括：

（1）以乙酸鈉和硝酸鎵為原料，將其按照摩爾比為1:1～4的比例溶解于乙二醇溶劑中，再加入表面活性劑。攪拌，使之充分溶解得到無色透明溶液，將所述溶液置于60～70℃水浴中攪拌4～6h，將所得到的凝膠在140～190℃干燥10～14h，最后在700～900℃焙燒3～10h得到介孔NaGaO₂粉末；所述表面活性劑是P123，F127，CTAB中的一種或者幾種，每加入0.01mol～0.04mol硝酸鎵，需添加表面活性劑的用量為0.5～2g，所述乙二醇和表面活性劑的體積質量比以ml/g計為60:0.5～2；

（2）將步驟（1）所得介孔NaGaO₂粉末、AgNO₃、KNO₃按照摩爾比為1:(1～3):(1～3)的比例在瑪瑙研缽中混合研磨，優選研磨時間為5～10min，在200～270℃下煅燒5～30h，所述的煅燒過程即為離子交換過程，所得產品經去離子水洗滌，離心分離，烘干，即得介孔AgGaO₂光催化材料。