[發(fā)明專利]一種核殼結構二氧化鈦/溴碘化銀光催化材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107008471A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 張金龍;田寶柱;邢明陽;王靈芝;雷菊英
• 申請（專利權）人: 蘇州聚康新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J27/135
• 分類號: B01J27/135;B01J37/03;B01J37/10;C02F1/30;C02F101/32;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連圍

技術領域

本發(fā)明屬于光催化技術領域，本發(fā)明涉及一種可應用于水中污染物降解以及光解水制氫的光催化材料及其制備方法。

背景技術

隨著工業(yè)技術的發(fā)展，全球環(huán)境污染和能源危機問題日益突出，已嚴重威脅到人類的生存和發(fā)展，更成為制約世界各國可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。如何降解日益嚴重的環(huán)境污染和能源短缺問題，已成各國政府普遍關注并亟待解決的頭等大事。

自Fujishima和Honda發(fā)現在n型半導體二氧化鈦電極上光解水制氫以來，半導體光催化技術引起了廣大研究者的極大關注，并有望在解決日益嚴重的環(huán)境污染和能源危機中發(fā)揮關鍵作用。在環(huán)境污染物治理方面，半導體光催化材料可以利用太陽光將水體和大氣中的絕大對數有機污染物降解為無毒無害的二氧化碳和水；在解決能源危機方面，半導體光催化材料可以利用太陽光光解水制備氫氣，作為不產生污染的清潔能源，滿足人類的能源需求。納米二氧化鈦具有光化學性能穩(wěn)定、無二次污染和價廉易得等優(yōu)點，被認為是最具應用前景的光催化材料之一。然而，二氧化鈦的禁帶寬度(3.2eV)決定了其只能吸收387nm以下的紫外光，而到達地球表面的太陽光譜中紫外光僅占3-5％，這就造成了二氧化鈦對太陽光的利用效率低；同時，二氧化鈦中光生電子和空穴的復合也大大降低了其光量子效率。這些缺陷的存在嚴重阻礙了其在污染物治理中的應用。

為了提高二氧化鈦對太陽光的利用效率，金屬摻雜、非金屬摻雜、染料敏化、復合半導體等改性措施被應用于二氧化鈦改性。此外，也有一些研究工作圍繞非二氧化鈦的窄帶隙光催化材料展開。本發(fā)明提出了一種核殼結構二氧化鈦/溴碘化銀光催化材料及其制備方法，旨在通過核殼結構復合半導體的構建，實現響應可見光的同時提高其光生載流子分離效率。

發(fā)明內容

要解決的技術問題：本發(fā)明針對TiO₂的可見光活性低的問題，提出了一種核殼結構二氧化鈦/溴碘化銀光催化材料及其制備方法，旨在提高催化劑的可見光催化活性，實現水體有機污染物的高效降解。

技術方案：為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種核殼結構二氧化鈦/溴碘化銀光催化材料的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟：

(1)在高速攪拌下，將硝酸銀溶液和溴化鈉-碘化鉀的混合溶液同時注入裝有1wt％-4wt％的聚乙烯吡咯烷酮水溶液的反應鍋中，控制反應溫度，反應時間，制得均一的立方體溴碘化銀納米粒子；

(2)在聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，加入溴碘化銀納米顆粒和硫酸氧鈦，采用程序升溫法從室溫升到90℃，再保溫1-3小時，使二氧化鈦沉積到溴碘化銀顆粒表面；

(3)將步驟(2)制備得到的混合物轉移到水熱反應釜，水熱處理12小時，即可得到二氧化鈦/溴碘化銀復合光催化材料。

優(yōu)選的，所述的步驟(1)中反應溫度為50-90℃。

優(yōu)選的，所述的步驟(1)中反應時間為1-3小時。

優(yōu)選的，所述的步驟(2)中升溫速率為5-10℃/小時。

優(yōu)選的，所述的步驟(3)中水熱處理溫度為120-160℃。

以上所述的一種核殼結構二氧化鈦/溴碘化銀光催化材料的制備方法制備得到的核殼結構二氧化鈦/溴碘化銀光催化材料。

有益效果：本發(fā)明將雙注沉淀制備技術、程序升溫沉積與水熱處理技術相結合，可在溫和的條件下，快速制備溴碘化銀納米粒子，然后包覆二氧化鈦，并通過水熱晶化，得到二氧化鈦/溴碘化銀光催化材料。本發(fā)明具有工藝簡單、制備周期短、可大量制備等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是實施例1得到產品的掃描電子顯微鏡圖。

圖2是實施例1得到產品光催化降解甲基橙的光催化活性圖。

具體實施方式

可見光光催化降解甲基橙反應過程如下：

在25℃下，以500W的鹵鎢燈燈為紫外光源(用濾光片濾去420nm以下的紫外線)，在100mL玻璃反應管中加入80mL甲基橙溶液(20mg/L)和0.08g催化劑，光源與玻璃反應管的距離為10cm，暗反應吸附30分鐘，使染料在催化劑表面達到吸附-脫附平衡后，開始進行光催化反應，每10分鐘取樣一次，離心分離后，用紫外-可見分光光度計測其吸光度，并計算殘留甲基橙的濃度。

實施例1