[发明专利]一种石墨烯/磷酸银复合可见光光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂，特指一种石墨烯/磷酸银复合可见光光催化剂及其制备方法，特别是指一种石墨烯/磷酸银复合可见光光催化剂及其水热制备方法，属于复合材料和环境治理中光催化技术领域。

背景技术

自上世纪七十年代起，持续的环境污染及能源短缺，引起了人们对全球危机的担忧，为了实现人类社会的可持续发展，开发一种即可用于环境治理又可用于清洁能源制备的新技术，成为一项紧急而迫切的任务，光催化技术因其在环境保护、清洁能源制备（太阳能转化为氢能）等领域广阔的应用前景，而受到高度重视，成为一种极具应用前景的技术。

光催化技术研究的关键是光催化剂，长期以来，基于二氧化钛、氧化锌等半导体氧化物的光催化剂凭借其在紫外光照射下较好的光催化性能受到了研究人员的重视，但是其较宽的能带间隙降低了对可见光的利用率，限制了它们的产业化应用；虽然通过离子掺杂、改性复合等技术能提高现有光催化剂对可见光的利用率，但是提高幅度有限；因此，开发新型可见光响应的高效复合型催化剂，成为目前光催化研究的热点方向。

含有p区元素的银化合物由于具有分散的能带结构，能够降低光生载流子的复合速率，从而体现出优异的光催化活性；2010年Ye等人(Nature Mater., 2010, 9, 559-564)首先发现特定形貌的磷酸银在可见光作用下具有非常强的光氧化活性，水氧化量子产率接近90%；2011年报道Ye等人又报道了微米级磷酸银材料的晶面调控和光催化性能(J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 6490-6492)，进一步揭示了磷酸银在光催化领域的巨大应用前景；上述文献报道的磷酸银材料虽然尺寸规则、形貌可控，但是尺寸相对较大；中国发明专利(CN101648139 B)报道了一种新型可见光催化剂磷酸银及其制备方法；中国发明专利(201110020586.4)报道了一种电沉积磷酸银光催化半导体薄膜及其制备方法。

中国发明专利201210028396.1 公开了一种氧化石墨烯/磷酸银复合可见光光催化剂及其制备方法 ，是以氧化石墨烯、乙酸银为原料，先通过机械搅拌混合均匀，然后通过与磷酸氢二钠或者磷酸二氢钠的反应制得氧化石墨烯/磷酸银纳米复合可见光光催化剂；其采用溶液法制备，成分为氧化石墨烯-磷酸银，对于1x10^-5mol/L的有机染料罗丹明B和亚甲基蓝溶液，该纳米复合光催化剂在可见光照射8分钟后对罗丹明B的降解率为100 %，对亚甲基蓝的降解率也超过90%。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉的高效石墨烯/磷酸银复合可见光光催化剂及其制备方法，首次采用水热法制备出结构可控、高活性、可见光响应的石墨烯/磷酸银复合光催化剂，实现了水热过程中氧化石墨烯的原位还原以及磷酸银形貌的有效调控，解决现有光催化剂对可见光利用率不高、对高浓度有机染料降解效率低等问题，首次将水热法原位制备的石墨烯/磷酸银复合材料用于可见光光催化领域，制备方法简单易行、不需要复杂昂贵的设备、合成条件温和、复合材料中两相成分有效复合、所生成的磷酸银颗粒均匀分布在石墨烯上且形貌可控；且可以通过调节氧化石墨烯和硝酸银的质量百分比获得不同配比的复合光催化材料，在一定程度上可以在不降低光催化活性的基础上降低材料的成本。

本发明所采用的技术方案，是以氧化石墨烯、硝酸银为原料，先通过机械搅拌混合均匀后进一步吸附陈化，然后通过与磷酸氢二钠或者磷酸二氢钠的反应制得氧化石墨烯/磷酸银，再在水热条件下还原为石墨烯/磷酸银。