[發明專利]一種磷酸銀/石墨烯/銀納米復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201310540335.8
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103599803A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 崔燦;王亞平;梁大宇;陸冰清;楊亞娜;徐升
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01J27/18
• 分類號: B01J27/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及一種磷酸銀/石墨烯/銀納米復合材料的制備方法，屬于納米復合材料和光催化技術領域。

背景技術

隨著自然資源的過度開采以及自然環境的持續惡化，人類社會面臨著日益嚴峻的能源短缺，環境污染等問題。光催化技術由于所需能耗低、操作簡單、無毒無害、無二次污染，在開發利用太陽能，污水處理等方面有著廣闊的應用前景。半導體納米材料具有光電轉換效應，是光催化劑的基本組成材料，?然而實際應用的光催化劑如二氧化鈦，氧化鋅等大多是寬帶隙半導體，它們的光吸收波長范圍狹窄，主要位于紫外區，對太陽光譜的利用效率低下，光電轉換效率低下。因此，開發新型高效的可見光催化劑逐漸成為催化劑研究中的熱點。

磷酸銀是一種于2010年由Ye組等人（Nature?Mater.，?2010，9，?559-564）發現的并受到廣泛關注的可見光催化劑，他們的研究表明磷酸銀在可見光照射下具有很強的光氧化能力，能夠有效的光解水或者迅速降解水中的有機污染物。但是隨后的研究者們也發現磷酸銀容易光腐蝕，穩定性差，并且磷酸銀在溶液中具有一定的溶解性，回收使用困難。

發明專利（CN102614902?A）報道了一種負載型磷酸銀/銀光催化劑的合成方法，發明專利（CN102631939?A）報道了一種石墨烯/磷酸銀復合光催化劑及其制備方法。至今為止，還未在文獻中檢索到有關磷酸銀/石墨烯/銀復合納米材料及其制備方法的相關報道。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提供一種磷酸銀/石墨烯/銀納米復合材料及其制備方法，解決了現有技術中光催化效率低下，穩定性差的問題。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種磷酸銀/石墨烯/銀納米復合材料，是以磷酸銀/氧化石墨烯納米復合材料作為前驅體，通過加入過量的硝酸銀，利用光輔還原法，借助于磷酸銀上的光生電子同時將氧化石墨烯以及氧化石墨烯上吸附的銀離子還原成石墨烯以及銀納米晶制備的；所述石墨烯納米片緊密包覆在磷酸銀納米顆粒的表面，并且在石墨烯納米片上均勻生長有大量銀納米晶；所述磷酸銀納米顆粒的粒徑為200?nm，銀納米晶尺寸為5-10?nm。

進一步地，所述的磷酸銀納米顆粒的形貌為球形納米顆粒，并且石墨烯納米片與磷酸銀納米顆粒之間形成了緊密的界面接觸。

所述磷酸銀/石墨烯/銀納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：?

（1）氧化石墨烯分散液的制備：稱量氧化石墨烯粉末溶于去離子水中，超聲分散均勻后得到濃度為0.5?mg/ml氧化石墨烯分散液；

（2）磷酸氫二鈉溶液的制備：稱量磷酸氫二鈉固體溶于去離子水中，超聲分散均勻后得到濃度為0.01-?0.1mol/L的磷酸氫二鈉溶液；

（3）前驅體的制備：稱量硝酸銀固體溶解于氧化石墨烯分散液中，其中，硝酸銀的濃度為0.04?-?0.4?mol/L，磁力攪拌均勻后得到前驅體溶液A；將步驟2中配制的磷酸氫二鈉溶液在持續磁力攪拌和黑暗條件下滴加到相同體積的前驅體溶液A中，且磷酸氫二鈉與硝酸銀的物質的量之比為1:4，滴加完畢后混合溶液在室溫下繼續磁力攪拌0.5?-?2小時，將沉淀物離心分離后用去離子水、無水乙醇反復清洗多次，沉淀物經真空干燥后溶于無水乙醇中，超聲分散均勻后得到濃度為1?-?5?mg/ml前驅體溶液B；

（4）磷酸銀/石墨烯/銀納米復合材料的制備：將步驟3中的前驅體溶液B在磁力攪拌下置于可見光下光照10?-?30?min，光照結束后將沉淀物離心分離，分別用去離子水，無水乙醇反復離心清洗多次，沉淀物真空干燥得到磷酸銀/石墨烯/銀納米復合材料。

本發明的有益效果是：以磷酸銀/氧化石墨烯為前驅體，利用光輔還原法，通過加入過量的硝酸銀，借助于磷酸銀上的光生電子同時將氧化石墨烯以及氧化石墨烯上吸附的銀離子還原成石墨烯以及銀納米晶制備的利用光輔還原法，能夠制備出一種特殊的磷酸銀/石墨烯/銀納米復合材料，其中磷酸銀納米顆粒與具有眾多優異性能的石墨烯復合在一起，形成緊密的界面接觸，不但可以抑制光腐蝕，提高磷酸銀的穩定性，還將有助于光生載流子的分離，提高光電轉換效率。此外，石墨烯上吸附的過量銀離子在光輔還原過程中被還原成銀納米晶，具有表面等離子體效應的銀納米晶可以大大增強納米復合材料的光吸收以及電子輸運性能，因此也大大提高了光催化效率。因此，利用磷酸銀納米顆粒，石墨烯納米片以及銀納米晶之間的協同作用，磷酸銀/石墨烯/銀納米復合材料可以作為一種新型的高效，穩定的可見光催化劑。

附圖說明