[發明專利]一種氧化銀納米顆粒/硫化鉬納米片異質結構超聲近紅外光催化劑及制備方法

有效

• 申請號: 201710170767.2
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106964370B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 田健;李昱杰;趙行;王蘇媚;崔洪芝
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B82Y30/00;B82Y40/00;C02F1/30;C02F101/38;C02F101/34
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發明公開了氧化銀納米顆粒/硫化鉬納米片異質結構超聲近紅外光催化劑及制備方法，本發明制備的氧化銀納米顆粒/硫化鉬納米片異質結構超聲近紅外光催化劑以壓電材料硫化鉬為基質，表面負載具有高催化活性、具有近紅外光催化效果的氧化銀納米顆粒，一方面結合了優良紅外光催化劑氧化銀納米顆粒以及硫化鉬納米片的性質，另一方面在超聲作用下結合硫化鉬納米片的壓電效應，有利于載流子分離，另外產生的載流子，促進了氧化銀的光催化反應活性，且本發明采用水熱沉淀法反應制備氧化銀納米顆粒/硫化鉬納米片異質結構，合成工藝及設備簡單，操作過程簡單，生產成本低、效率高，反應周期短，重復性好，工業化應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及光催化劑技術領域，具體涉及一種由壓電效應引起的具有超聲輔助近紅外光催化效果的氧化銀納米顆粒/硫化鉬納米片異質結構及其制備方法。

背景技術

光催化是一種在催化劑存在下的光化學反應，是光化學與催化劑的有機結合。光催化劑利用自然界存在的光能轉化為化學反應所需的能量，從而產生氧化能力較強的自由負離子，以實現催化作用，是近年來發展起來的一種節能、高效綠色環保新技術。但是其作為新功能材料的研發，也面臨很多局限性，如催化效率不高、催化劑失活、二次污染、太陽光利用率低等。基于此，開發和構建異質結構已成為目前獲得新型高性能光催化材料的重要手段。如對于傳統的二氧化鈦光催化劑及其衍生光催化劑禁帶寬度較寬，光吸收僅限于紫外部分以及部分可見光區，而紫外區以及可見光區在太陽光中所占的比例分別為5％和48％左右，而占太陽光大部分能量的紅外光卻沒得到充分的利用。在太陽光譜中，近紅外光占總能量的44％，因此近紅外光譜區(780-2526nm的區域)的光催化具有很大研究潛力。基于此，開發利用近紅外光以獲得新型高性能光催化材料是目前工作著重點之一。

壓電效應是電介質材料中一種機械能與電能互換的現象。壓電效應有兩種，正壓電效應和逆壓電效應。正壓電效應，即當晶體受到某固定方向外力的作用時，內部就產生電極化現象，同時在某兩個表面上產生符號相反的電荷；當外力撤去后，晶體又恢復到不帶電的狀態；當外力作用方向改變時，電荷的極性也隨之改變；晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。過渡金屬硫族化合物硫化鉬具有二維層狀結構，當其幾何尺寸，尤其是厚度減小到納米尺度范圍內時，受到量子限域等效應影響，表現出一系列獨特的光電性質。比如，塊體硫化鉬是間接帶隙半導體，而單層硫化鉬則是直接帶隙的半導體，其能帶隙為1.8eV，并具有顯著的光致熒光現象，從而成為一種新型的二維半導體納米材料。納米尺度的層片狀硫化鉬材料不僅比表面積大，吸附能力強，層內是很強的共價鍵，層間則是較弱的范德華力,層與層很容易剝離，同時由于禁帶寬度窄，能很好地克服其它半導體材料對可見光吸收低的缺陷，因此在光催化領域有很大的研究意義和應用潛力，同時層片狀硫化鉬具有一定的壓電效應，此外由于表面可以負載金屬和氧化物等，日益成為研究的熱點。

超聲波在分解過程中產生的氣穴現象能夠對溶液中的固體顆粒產生極微小的噴射，作用于具有壓電效應的光催化劑，導致電子的定向傳輸，有效促進電子空穴的有效分離，可提高光催化劑的催化活性。

氧化銀納米顆粒禁帶寬度0.8-1.05eV，具有潛在的近紅外光催化效果，是大家熟知的能被可見光激發的半導體材料，無毒成本低，受到廣泛研究。迄今為止，對于氧化銀納米顆粒與硫化鉬納米片復合形成的異質結構，并利用氧化銀納米顆粒/硫化鉬納米片異質結構作為光催化劑及其在超聲輔助協同近紅外光催化的應用還未見報道。

發明內容

為了解決現有技術中光催化劑只能吸收紫外和可見光的問題，本發明目的之一是提供一種由壓電效應引起的具有超聲輔助近紅外光催化效果的氧化銀納米顆粒/硫化鉬納米片異質結構催化劑。

本發明目的之二是提供一種由壓電效應引起的具有超聲輔助近紅外光催化效果的氧化銀納米顆粒/硫化鉬納米片異質結構催化劑的制備方法。

本發明的第三個目的是提供一種超聲輔助光催化在氧化銀納米顆粒/硫化鉬納米片異質結構近紅外光催化中的應用。