[發明專利]復合p-n型異質結光催化劑的制備方法及VOCs光催化降解方法

有效

• 申請號: 202010090512.7
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111229217B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 薛秀玲;龔秀文;陳小奕
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;B01D53/86;B01D53/44;B01D53/72
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳丹艷

本發明公開了復合p?n型異質結光催化劑的制備方法及VOCs光催化降解方法。該復合p?n型異質結光催化劑為銀/氧化銀共摻雜二氧化鈦復合p?n型異質結光催化劑，通過原位沉淀還原法制備，實現銀系列(Ag⁰/Ag₂O)共摻雜，不僅提高了催化劑的電子?空穴分離效率，還拓寬了光響應范圍，從而達到在紫外?可見光條件下高效穩定光催化降解VOCs氣體的目的。

技術領域

本發明屬于復合催化劑技術領域，具體涉及復合p-n型異質結光催化劑的制備方法及VOCs 光催化降解方法。

背景技術

揮發性有機污染物(VOCs)是影響人體健康和正常生產生活的主要氣體污染物，具有來源廣、危害大和難治理等特點。半導體基光催化氧化法(Photocatalytic Oxidation,PCO)是一種很有前途的、環境友好型的VOCs治理技術，在常溫、光輻照條件下可產生具有強氧化能力的活性物(羥基、超氧自由基和光生空穴)，這些活性物可將大分子難治理有機物降解為低毒或無毒的小分子物質，如二氧化碳和水。n型半導體二氧化鈦是一種常見的綠色、經濟、化學穩定性好、可生物相容的光催化材料，在氣相、液相污染物降解方面得到了廣泛的研究。然而， TiO₂基光催化劑在VOCs光催化降解領域仍存在一些缺陷，如光生電子空穴對易復合、僅紫外光利用及易失活等。為了提高二氧化鈦光催化活性，各種摻雜技術，如非金屬材料(碳、氮等)、窄禁帶半導體(硫化銫、氧化銀等)、貴金屬(金、銀、鉑等)。其中，銀摻雜具有獨特的優勢，如提高了光能利用效率和優越的電子傳遞能力。銀有兩種常見存在形式：氧化銀和銀單質。其中，氧化銀(帶隙為1.0-1.46eV)是一種典型的窄禁帶p型半導體，與二氧化鈦復合后可形成 p-n異質結，進而拓寬光響應范圍且提高光生電子空穴分離率。但氧化銀摻雜二氧化鈦在光照射下的光敏性和不穩定性阻礙其實際應用。為了提高氧化銀摻雜二氧化鈦的光穩定，銀單質共摻雜可以有效地防止氧化銀光腐蝕現象，同時，銀單質的局域等離子體效應可進一步增強復合催化劑光響應程度。

另外，已報道的銀/氧化銀共摻雜二氧化鈦復合p-n型異質結光催化劑的制備方法主要為耗能的光誘導還原、高溫煅燒或磁控濺射等方法。傳統方法均存在一定的不足：如高溫煅燒法所制得光催化劑表面銀單質顆粒易團聚、光誘導還原法所制得光催化劑表面的銀單質大小不一 (幾納米到幾百納米不等)，磁控濺射法是物理負載法、操作復雜。而本研究所采用簡易、綠色的原位沉淀還原法制備高效光催化材料。

目前為止，通過簡易原位沉淀還原法制備銀/氧化銀共摻雜二氧化鈦復合p-n型異質結光催化劑及其在VOCs氣體光催化降解的領域應用未見報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了復合p-n型異質結光催化劑的制備方法及VOCs光催化降解方法，解決了上述背景技術中的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之一是：提供了一種復合p-n型異質結光催化劑的制備方法，所述復合p-n型異質結光催化劑為銀/氧化銀共摻雜二氧化鈦復合p-n型異質結光催化劑，其制備方法包括如下步驟：

(1)在攪拌條件下向去離子水中加入二氧化鈦，混合均勻后滴加氫氧化鈉調節pH為 8.4～8.6，得到混合溶液；

(2)將步驟(1)所得混合溶液排盡空氣，向其中滴加硝酸銀攪拌均勻后密閉，得到密閉溶液；

(3)向步驟(2)的密閉溶液緩慢滴加硼氫化鈉并攪拌，隨后室溫靜置16～18h；

(4)將步驟(3)靜置后所得的物料用去離子水洗滌若干次后進行冷凍干燥，得到銀/氧化銀共摻雜二氧化鈦復合p-n型異質結光催化劑。

在本發明一較佳實施例中，所述混合溶液中二氧化鈦的質量濃度為8.0～9.0g/L。

在本發明一較佳實施例中，所述步驟(2)中滴加質量濃度為150-200g/L的硝酸銀溶液。