專利名稱：可見光驅(qū)動(dòng)納米磷酸銀催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種可見光驅(qū)動(dòng)的納米磷酸銀催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
生活中的水體污染、空氣污染等時(shí)刻都在威脅人們的健康，水體中的有害有機(jī)物，家具和涂料中釋放的醛類、酚類、醇類等有害物質(zhì)對(duì)人們健康的傷害受到高度重視。如何減少污染，保護(hù)環(huán)境成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問(wèn)題。因此，可以降解有害有機(jī)物的光催化劑的制備成為粉體科研的熱點(diǎn)之一。目前使用最廣、研究最多的光催化劑是銳鈦型二氧化鈦納米粉體，因?yàn)槠涑錾纳锵嗳菪裕踩珶o(wú)毒，低廉的價(jià)格和突出的光催化性能而受到眾多關(guān)注。但是不足之處在于銳鈦礦型二氧化鈦納米粉體的禁帶寬度較寬，所以在使用時(shí)需用特定波長(zhǎng)的紫外光激發(fā)(λ < 387nm)，而太陽(yáng)光中紫外光區(qū)的能量不到總能量的5%，若使用太陽(yáng)光直接催化降解有機(jī)污染物，其效果并不理想。為了解決這 一問(wèn)題，可由太陽(yáng)光直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)行催化作用的磷酸銀催化劑成為了目前光催化研究的研究熱點(diǎn)。目前，關(guān)于磷酸銀光催化劑報(bào)道已有很多，如付賢智等人制備的新型可見光催化劑磷酸銀(中國(guó)專利，200910306562. 8);李新勇等人制備的可見光光催化劑銀和磷酸銀(中國(guó)專利，201010561326. 3);馬建鋒等人制備的負(fù)載型磷酸銀光催化劑(中國(guó)專利，201210041469. O ;中國(guó)專利，201210041455. 9 ;中國(guó)專利，201210089707. 5);馬培艷等人制備的一種高效可見光催化劑磷酸銀(中國(guó)專利，201010516084. 6);楊小飛等人制備的一種石墨烯/磷酸銀復(fù)合可見光光催化劑(中國(guó)專利，201210085277. X)。這些方法雖然可以解決直接使用二氧化鈦納米粉體所帶來(lái)的問(wèn)題，但是普遍存在著工藝復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格高，催化效果不理想等諸多問(wèn)題，難以在工業(yè)上得到大規(guī)模應(yīng)用，而且對(duì)于可見光的利用率不高，不符合綠色化學(xué)和低碳社會(huì)要求。眾所周知，提高催化劑的比表面積是最直接也是最便捷的促進(jìn)催化劑催化效果的手段之一，但是近年來(lái)，納米磷酸銀催化劑卻鮮有報(bào)道，主要是納米磷酸銀的比表面積較大，導(dǎo)致其活性非常的高，在制備時(shí)，常常在納米磷酸銀產(chǎn)生時(shí)就發(fā)生了分解。所以導(dǎo)致制備能穩(wěn)定存在的納米磷酸銀光催化劑變得非常的困難。4Ag3P04+6H20+12h++12 e — 12Ag+4H3P04+302本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有磷酸銀及其復(fù)合產(chǎn)物制備和使用中的不足，創(chuàng)造性的提出了一種納米磷酸銀催化劑的制備方法，通過(guò)使用不同光源照射和微量注射反應(yīng)物的方法，制備出了穩(wěn)定的納米磷酸銀光催化劑。該方法著眼于制備出穩(wěn)定的納米磷酸銀光催化劑，同時(shí)大幅度提高光催化劑的催化性能和使用效率。由于本方法所制備的磷酸銀顆粒為球簇結(jié)構(gòu)，單體直徑在20 60nm，整體直徑在60 300nm。由于比表面積效應(yīng),其表面能很大,活性很高，可以有效地提高催化劑的催化性能，單位質(zhì)量的納米光催化劑的催化效率是普通磷酸銀(直徑在500nm 2 μ m)的5 20倍。并且由于球簇結(jié)構(gòu)而使得該催化劑可以更容易的吸附催化對(duì)象，可以進(jìn)一步的優(yōu)化催化效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種新型可見光驅(qū)動(dòng)的納米磷酸銀催化劑的制備方法，獲得催化性能優(yōu)越，穩(wěn)定存在的新型納米光催化劑，解決現(xiàn)有純二氧化鈦或者負(fù)載二氧化鈦的催化劑可見光催化效果不理想，市場(chǎng)上常見的磷酸銀催化劑可見光利用率低，催化過(guò)程緩慢等問(wèn)題，同時(shí)有效的降低降解單位體積催化對(duì)象時(shí)磷酸銀的使用量，提高催化劑的使用效率，降低催化劑的使用成本。本發(fā)明提出一種可見光驅(qū)動(dòng)納米磷酸銀催化劑的制備方法，其具體步驟為1)使用硝酸銀溶液和氨水配制銀氨溶液；2)將配制好的磷酸根源溶液放入到燒杯中，加入適量表面活性劑。3)在不同光源照射下，使用微量注射器(量程為IyL)將銀氨溶液加入到磷酸根源溶液中。4)沉淀經(jīng)離心洗滌后收集。具體制備條件為1)表面活性劑的加入質(zhì)量銀源和磷酸根源質(zhì)量的O. 5 10%;2)所使用的模板劑為脂肪醇類、聚乙二醇類、聚乙烯醇類、醇酰胺類、烷基胺類、烷基苯酚類、羧酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽或其混合物。3)所使 用的光源暗場(chǎng)、紫光、藍(lán)光、青光、綠光、黃光、橙光、紅光。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)I、首次提出了一種能制備穩(wěn)定納米磷酸銀光催化劑的制備方法。由于納米磷酸銀活性過(guò)高，在制備時(shí)會(huì)發(fā)生分解，對(duì)生產(chǎn)和使用造成了很多問(wèn)題，所以近幾年關(guān)于納米磷酸銀光催化劑的相關(guān)報(bào)道并不多見。本發(fā)明通過(guò)使用不同光源照射和微量注射反應(yīng)物的方法，制備出了穩(wěn)定的納米磷酸銀光催化劑，有效避免了由于納米磷酸銀活性過(guò)高而導(dǎo)致的制備時(shí)的瞬間分解，這是其他方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。2.由于本方法所制備的磷酸銀顆粒為球簇結(jié)構(gòu)，單體直徑在30 50nm，整體直徑在100 300nm，而現(xiàn)有市場(chǎng)上常見的磷酸銀多為微米級(jí)。從微觀上來(lái)說(shuō)，由于小尺寸效應(yīng)，納米磷酸銀顆粒較常規(guī)微米級(jí)磷酸銀對(duì)于可見光的反射率要低許多，所以可以高效率的吸收可見光中的能量，將之轉(zhuǎn)化為分子間電子遷移所需要的能量，這也是使得納米磷酸銀在進(jìn)行催化作用時(shí)，效率要比微米級(jí)高的主要原因之一。從宏觀上來(lái)說(shuō)，該光催化劑獨(dú)特的由納米級(jí)單體組裝而成的結(jié)構(gòu)，使得其擁有很大的比表面積，可以更易吸附并富集催化對(duì)象，進(jìn)一步的優(yōu)化催化效果。與市場(chǎng)上常見的磷酸銀光催化劑相比較，納米磷酸銀光催化劑在降解相同量的羅丹明B時(shí)，其催化效果大約是現(xiàn)有常見的磷酸銀催化劑的3 10倍，在愈來(lái)愈注重生產(chǎn)效率的大環(huán)境下，這種高性能的納米磷酸銀催化劑是非常具有市場(chǎng)前景的。3.本發(fā)明首次在暗場(chǎng)或者特定波長(zhǎng)照射條件下通過(guò)微量注射制備的納米磷酸銀光催化劑，利用該方法在制備時(shí)，能夠通過(guò)改變光源類型，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米磷酸銀的粒徑及顆粒間的簇集方式的人為調(diào)控，并可以通過(guò)改變表面活性劑的種類產(chǎn)生新的形貌，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同形貌納米磷酸銀的可控合成。同現(xiàn)有方法相比，不僅產(chǎn)物催化性能好，而且實(shí)現(xiàn)形貌和尺寸的人為可控，滿足不同的應(yīng)用需求。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例I :量取IOmL O. 5mol/L NaH2PO4水溶液置于干凈燒杯中，加入30mL去離子水和ImLO. 14g/L聚乙二醇溶液，待表面活性劑完全溶解后，在暗場(chǎng)條件下將IOmL I. 5mol/L銀氨溶液用微量注射劑加入到燒杯中，待完全反應(yīng)后，在抽濾，室溫下自然干燥，即得納米磷酸銀光催化劑。實(shí)施例2量取IOmL O. 05mol/L NaH2PO4水溶液置于干凈燒杯中，加入30mL去尚子水和ImLO. 14g/L曲拉通X-100溶液，待表面活性劑完全溶解后，在300nm波長(zhǎng)紫外光條件下將IOmL O. 15mol/L銀氨溶液用微量注射劑加入到燒杯中，待完全反應(yīng)后，在抽濾，室溫下自然干燥，即得納米磷酸銀光催化劑。實(shí)施例3量取IOmL O. 05mol/L NaH2PO4水溶液置于干凈燒杯中，加入30mL去尚子水和ImLO. 14g/L聚丙烯酰胺溶液，待表面活性劑完全溶解后，在500nm波長(zhǎng)綠光條件下將IOmLO. 15mol/L銀氨溶液用微量注射劑加入到燒杯中，待完全反應(yīng)后，在抽濾，室溫下自然 干燥，即得納米磷酸銀光催化劑。實(shí)施例4量取IOmL O. 05mol/L NaH2PO4水溶液置于干凈燒杯中，加入30mL去尚子水和lmL2. 8g/L聚乙二醇溶液，待表面活性劑完全溶解后，在580nm波長(zhǎng)黃光條件下將IOmL
O.15mol/L銀氨溶液用微量注射劑加入到燒杯中，待完全反應(yīng)后，在抽濾，室溫下自然干燥，即得納米磷酸銀光催化劑。實(shí)施例5量取IOmL O. 05mol/L NaH2PO4水溶液置于干凈燒杯中，加入30mL去尚子水和lmL2. 8g/L曲拉通X-100溶液，待表面活性劑完全溶解后，在700nm波長(zhǎng)紅光條件下將IOmLO. 15mol/L銀氨溶液用微量注射劑加入到燒杯中，待完全反應(yīng)后，在抽濾，室溫下自然干燥，即得納米磷酸銀光催化劑。實(shí)施例6量取IOmL O. 05mol/L NaH2PO4水溶液置于干凈燒杯中，加入30mL去尚子水和lmL2. 8g/L聚丙烯酰胺溶液，待表面活性劑完全溶解后，在暗場(chǎng)條件下將IOmL O. 15mol/L銀氨溶液用微量注射劑加入到燒杯中，待完全反應(yīng)后，在抽濾，室溫下自然干燥，即得納米磷酸銀光催化劑。實(shí)施例7量取IOmL O. 05mol/L NaH2PO4水溶液置于干凈燒杯中，加入30mL去尚子水和lmL2. 8g/L聚丙烯酰胺溶液，待表面活性劑完全溶解后，在300nm波長(zhǎng)紫外光條件下將IOmLO. 15mol/L銀氨溶液用微量注射劑加入到燒杯中，待完全反應(yīng)后，在抽濾，室溫下自然干燥，即得納米磷酸銀光催化劑。實(shí)施例8量取IOmL O. 05mol/L NaH2PO4水溶液置于干凈燒杯中，加入30mL去尚子水和lmL2. 8g/L曲拉通X-100溶液，待表面活性劑完全溶解后，在500nm波長(zhǎng)綠光條件下將IOmLO. 15mol/L銀氨溶液用微量注射劑加入到燒杯中，待完全反應(yīng)后，在抽濾，室溫下自然干燥，即得納米磷酸銀光催化劑。
權(quán)利要求
1.一種可見光驅(qū)動(dòng)納米磷酸銀催化劑的制備方法，該納米磷酸銀催化劑的制備步驟為1)使用硝酸銀溶液和氨水配制銀氨溶液；2)將配制好的磷酸根源溶液放入到燒杯中，加入適量表面活性劑。3)在不同波長(zhǎng)光源照射下，使用微量注射器(量程為IyL)將銀氨溶液加入到磷酸根源溶液中。4)沉淀經(jīng)離心洗滌后收集，獲得的產(chǎn)物即為納米磷酸銀催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述，表面活性劑的加入質(zhì)量為銀源和磷酸根源質(zhì)量的O.5 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于磷酸根源為磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鉀，磷酸二氫鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于，所述的模板劑為脂肪醇類、聚乙二醇類、聚乙烯醇類、醇酰胺類、烷基胺類、烷基苯酚類、羧酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽或其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于所使用的光源為暗場(chǎng)、紫光、藍(lán)光、青光、綠光、黃光、橙光、紅光。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可見光驅(qū)動(dòng)的納米磷酸銀催化劑的制備方法。本發(fā)明通過(guò)使用不同光源照射和微量注射反應(yīng)物的方法，制備出了可以穩(wěn)定存在的納米磷酸銀光催化劑，避免了在可見光下制備，產(chǎn)物會(huì)發(fā)生分解的問(wèn)題。本方法所制備的磷酸銀顆粒為球簇結(jié)構(gòu)，單體直徑在20～60nm，整體直徑在60～300nm。遠(yuǎn)小于市場(chǎng)上常見的微米級(jí)磷酸銀。由于小尺寸效應(yīng)和球簇結(jié)構(gòu)，不僅使得該納米光催化劑的催化效果較微米級(jí)催化劑有了顯著的提高，而且大大減小了催化劑的使用量，有效地減少了使用成本。并且通過(guò)改變表面活性劑的種類和制備時(shí)照射光的光源，對(duì)不同形貌的納米磷酸銀實(shí)現(xiàn)了可控合成。
文檔編號(hào)C01B25/37GK102826531SQ20121034132
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者劉金庫(kù), 羅重霄, 王建棟, 謝洪珍, 張琦, 賀加洛 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)