[发明专利]一种AgCl/Ag纳米可见光催化剂的光活化制备方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及具有可见光响应性能的高活性的催化剂的制备及用于有机染料降解的方法。

背景技术

20世纪以来，人类在享受快速发展带来的舒适和方便的同时，也品尝着资源过度开发和环境污染问题造成的生存环境不断恶化的苦果，例如全球变暖、极端天气情况多发、生物多样性锐减、土地荒漠化、各种形式的环境污染等，其中环境污染已成为威胁人类繁衍和生存的重大问题。因此治理污染、保护环境、维持生态平衡和实现可持续发展已成为当今国际社会的共识。

在各种被污染对象中，水污染是最严重的。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水。发达国家，如西欧、美国、日本等国，都将污水集中处理后达标排放，或回用于城市，或用于农业灌溉，这些国家的水污染已相对减弱。但在发展中国家，水污染依然极为严重。我国是一个缺水的国家，加之正处于工业化和城镇化的快速发展时期，而且人口数目大，人口污染物排放量很大，水污染问题十分严重。据统计我国七大水系中一半河段受到不同程度的污染，湖泊、水库的富营养化程度加剧，流经城市的河段水质不适用于生活用水的达78％，50％以上的城市地下水受到不同程度的污染。尽管现在提倡清洁生产，但要完全实现清洁生产是一个漫长的过程，而且末端处理还是必要的。

因此，人们研制了多种处理水污染的方法，但这些方法都不同程度地存在着或效率低，不能将污染物彻底无害化，易产生二次污染；或使用范围窄，仅适用于特定的污染物；或能耗高，不适合大规模推广；或再生费用高、处理周期长等缺点，因此，开发经济、有效、能耗低、适用范围广和具有深度氧化能力的方法控制已被污染的自然水体是科技工作者面临的一个重要课题。以太阳能化学转化和储存的半导体光催化技术就是在这样的背景下发展起来的一门新兴环保技术。

半导体材料在光照下表面能受激活化产生电子-空穴对，分别具有还原和氧化性，因此具有催化氧化还原反应的能力，有效地氧化分解有机污染物、还原重金属离子、杀灭细菌和消除异味。半导体光催化降解技术的优点有：1、水中所含有的多种有机污染物均可被完全降解为CO₂、H₂O和无机离子等，还能杀死细菌病毒；2、反应条件温和(室温下就能进行)、能耗低、投资少、在紫外光或者太阳光照射下即可发生反应；3、所需设备结构简单、操作条件容易控制、无二次污染；4、可以利用取之不尽、用之不竭的太阳能作为激活光催化剂的光源，应用范围广。因此半导体光催化降解技术是一种极具广阔应用前景的绿色环境治理技术。

在所有的半导体光催化剂中，纳米半导体材料的催化效果要远高于常规体相半导体材料，迄今为止，已经发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外线的照射下通过纳米TiO₂或ZnO催化而迅速降解，特别是当水中有机污染物浓度很高或用其他方法很难降解时，纳米光催化技术有着明显的优势。因此利用纳米材料进行环境治理已经成为各国高科技竞争中的一个热点，均投入巨资开展研究与开发工作，并大力推动其产业化。

但是TiO₂或ZnO这些半导体基本上都是宽带隙半导体，光吸收波长主要在紫外区，而且范围狭窄，只能利用占太阳频谱范围4％的紫外光，对太阳能的有效利用率低，要想取得较好的催化效果就必须使用专用的高压汞灯提供高能的紫外线进行催化，不仅增加了能耗，紫外线对操作者也容易造成伤害，因此就需要采用特殊的催化和防护设备，使催化程序复杂化。而其他窄带隙的半导体(如CdS)能够响应可见光实现催化，但他们又非常容易发生光漂白而失活，从而难以实现催化剂的多次循环利用。因此寻找既能对太阳光(可见光)响应又具有很好的抗光腐蚀性能的催化剂成为一项重要的研究课题。

本发明提出了一种制备具有高可见光催化活性且具有良好光稳定性的Ag/AgCl纳米复合光催化剂的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备催化活性高和抗光腐蚀能力强的可见光催化剂的方法。

本发明的方案是：首先在乙二醇溶剂中制备AgCl纳米粒子，然后通过普通的日光灯照射使AgCl表面发生光解作用生成一层纳米Ag，从而得到AgCl/Ag纳米粒子复合物。将所制备的纳米复合物分别与三种有机染料混合并置于可见光照射下，随时间推移可以看到有机染料的颜色逐渐褪去，说明染料发生了降解。染料降解完全后将催化剂离心分离出来，重新分散到新染料溶液中继续进行光催化降解。

本发明的具体步骤如下：

一、AgCl纳米粒子的制备：