[发明专利]一种Ag@AgI/AgBr改性的TiO2纳米管光催化剂的制备及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂的合成技术，特指以AgI/AgBr为银源，通过原位生长法制备AgI/AgBr改性的TiO₂纳米管，并通过光化学反应制备了AgAgI/AgBr/TiO₂纳米管复合光催化剂。采用新型光催化剂降解模拟污染物甲基橙溶液。

背景技术

受辐射的TiO₂光催化剂已广泛应用于空气净化、废水处理、油污处理等领域，尤其是利用TiO₂光催化降解有机污染物的研究已成为光催化领域研究热点之一。但TiO₂的禁带宽度（约3.2 eV）决定了它不能有效地应用太阳能，只能利用占太阳光4 % 的(近)紫外线光激发反应，量子效率低。提高TiO₂的比表面积被认为是提高量子效应的有效方法之一，1998年,Osaka University的Tomoko Kasuga等采用水热法首次成功得到了直径8 nm，长度在100 nm左右的TiO₂纳米管(TNTs)（T. Kasuga等，Langmuir 1998，14，12：3160-3163），与其他形态的纳米TiO₂材料相比，它具有更大的比表面积和更强的吸附能力，因而具有更广阔的应用前景（M. A. Khan等,Chem. B，2006，110（13）：6626?6630; Y. B. Wang等, Chem. J. Chinese Universities, 2003, 24（10）：130?132）。在TiO₂光催化反应中，只有能量大于TiO₂禁带宽度的紫外光源激发才能在价带内产生电子和空穴，并进一步使电子和空穴分离才能达到光催化目的。为了能更有效的利用太阳光，需要将TiO₂进行改性和修饰，如贵金属沉积、离子掺杂、光敏化等(A. Dawson等, J.phys Chem B，2001，105，5：960?966; M. R. Dhananjeyan等, J. Mol. Catal. A: Chem. 2000, 158（2）：577?582; 张彭义等，环境科学进展, 1997，5（3）：1?10)。

银的卤化物(AgX)受到一定频率的光照射后，其内部产生一个活泼的光生电子和空穴对，显示出较好的光催化活性。黄柏标等（Chem. Eur. J. 2009, 15（8）：1821?1823）用离子交换法制备出的AgAgCl降解模拟污染物甲基橙溶液，显示出很高的光催化效率。将AgX与TiO₂结合得到复合催化剂对可见光具有明显的响应。Hu等(J. Phys. Chem B, 2006, 110（9）：4066?4072)在碱性条件下采用十六烷基三甲基溴化铵为溴源合成出AgAgBr/TiO₂可见光催化剂，降解偶氮染料和破坏细菌，样品的催化效果和光稳定性良好。尽管合成了改性TiO₂提高了其光催化活性，但是催化剂的活性和使用寿命还有待进一步提高，如果将具有大比表面积的TiO₂纳米管进行改性，将进一步改善光催化性能。

发明内容

本发明的目的是提出了一种AgAgI/AgBr改性的TiO₂纳米管光催化剂的制备方法及使用方法，所制备的光催化剂具有高光催化活性，对甲基橙的降解率高。

本发明AgAgI/AgBr改性的TiO₂纳米管光催化剂的制备方法采用的技术方案是包括以下步骤：（1）先将TiO₂纳米管分散于蒸馏水中，超声分散30 min以上，再在暗室条件下滴加0.1 mol/dm³的AgNO₃溶液，磁力搅拌30 min以上；（2）将0.1mol/dm³的KBr溶液缓慢滴加入步骤（1）所得体系中，滴加完毕后继续搅拌3 h以上，生成AgBr；（3）向步骤（2）所得体系中逐滴加入0.1 mol/dm³的KI的水溶液，使得AgI加入量为AgBr的1 %~15 %；滴加完毕后搅拌12 h以上；（4）抽滤水洗数次后在60 ℃~100 ℃下干燥12 h以上，在500 W卤钨灯下照射后得到TiO₂纳米管光催化剂。