[发明专利]可见光驱动纳米磷酸银催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及一种可见光驱动的纳米磷酸银催化剂及其制备方法。

背景技术

生活中的水体污染、空气污染等时刻都在威胁人们的健康，水体中的有害有机物，家具和涂料中释放的醛类、酚类、醇类等有害物质对人们健康的伤害受到高度重视。如何减少污染，保护环境成为人们日益关注的问题。因此，可以降解有害有机物的光催化剂的制备成为粉体科研的热点之一。目前使用最广、研究最多的光催化剂是锐钛型二氧化钛纳米粉体，因为其出色的生物相容性，安全无毒，低廉的价格和突出的光催化性能而受到众多关注。但是不足之处在于锐钛矿型二氧化钛纳米粉体的禁带宽度较宽，所以在使用时需用特定波长的紫外光激发(λ＜387nm)，而太阳光中紫外光区的能量不到总能量的5％，若使用太阳光直接催化降解有机污染物，其效果并不理想。为了解决这一问题，可由太阳光直接驱动进行催化作用的磷酸银催化剂成为了目前光催化研究的研究热点。目前，关于磷酸银光催化剂报道已有很多，如付贤智等人制备的新型可见光催化剂磷酸银(中国专利，200910306562.8)；李新勇等人制备的可见光光催化剂银和磷酸银(中国专利，201010561326.3)；马建锋等人制备的负载型磷酸银光催化剂(中国专利，201210041469.0；中国专利，201210041455.9；中国专利，201210089707.5)；马培艳等人制备的一种高效可见光催化剂磷酸银(中国专利，201010516084.6)；杨小飞等人制备的一种石墨烯/磷酸银复合可见光光催化剂(中国专利，201210085277.X)。这些方法虽然可以解决直接使用二氧化钛纳米粉体所带来的问题，但是普遍存在着工艺复杂，生产设备价格高，催化效果不理想等诸多问题，难以在工业上得到大规模应用，而且对于可见光的利用率不高，不符合绿色化学和低碳社会要求。

众所周知，提高催化剂的比表面积是最直接也是最便捷的促进催化剂催化效果的手段之一，但是近年来，纳米磷酸银催化剂却鲜有报道，主要是纳米磷酸银的比表面积较大，导致其活性非常的高，在制备时，常常在纳米磷酸银产生时就发生了分解。所以导致制备能稳定存在的纳米磷酸银光催化剂变得非常的困难。

4Ag₃PO₄+6H₂O+12h⁺+12e^-→12Ag+4H₃PO₄+3O₂

本发明针对现有磷酸银及其复合产物制备和使用中的不足，创造性的提出了一种纳米磷酸银催化剂的制备方法，通过使用不同光源照射和微量注射反应物的方法，制备出了稳定的纳米磷酸银光催化剂。该方法着眼于制备出稳定的纳米磷酸银光催化剂，同时大幅度提高光催化剂的催化性能和使用效率。由于本方法所制备的磷酸银颗粒为球簇结构，单体直径在20～60nm，整体直径在60～300nm。由于比表面积效应，其表面能很大，活性很高，可以有效地提高催化剂的催化性能，单位质量的纳米光催化剂的催化效率是普通磷酸银(直径在500nm～2μm)的5～20倍。并且由于球簇结构而使得该催化剂可以更容易的吸附催化对象，可以进一步的优化催化效果。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新型可见光驱动的纳米磷酸银催化剂的制备方法，获得催化性能优越，稳定存在的新型纳米光催化剂，解决现有纯二氧化钛或者负载二氧化钛的催化剂可见光催化效果不理想，市场上常见的磷酸银催化剂可见光利用率低，催化过程缓慢等问题，同时有效的降低降解单位体积催化对象时磷酸银的使用量，提高催化剂的使用效率，降低催化剂的使用成本。

本发明提出一种可见光驱动纳米磷酸银催化剂的制备方法，其具体步骤为：1)使用硝酸银溶液和氨水配制银氨溶液；2)将配制好的磷酸根源溶液放入到烧杯中，加入适量表面活性剂。3)在不同光源照射下，使用微量注射器(量程为1μL)将银氨溶液加入到磷酸根源溶液中。4)沉淀经离心洗涤后收集。具体制备条件为：1)表面活性剂的加入质量：银源和磷酸根源质量的0.5～10％；2)所使用的模板剂为脂肪醇类、聚乙二醇类、聚乙烯醇类、醇酰胺类、烷基胺类、烷基苯酚类、羧酸盐、磷酸盐、硫酸盐、磺酸盐或其混合物。3)所使用的光源暗场、紫光、蓝光、青光、绿光、黄光、橙光、红光。

本发明具有如下优点：