[发明专利]一种光催化材料Ag/AgMO2及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贵金属单质/半导体金属氧化物新型光催化材料及其制备方法，特别是一种具有等离子体效应的光催化材料Ag/AgMO₂(M=Ga,Al或In)及其制备方法。 

背景技术

自1972年日本学者报道了TiO₂的光催化现象以来，40余年来，尽管人们对光催化现象的认知与应用取得了长足的进步，然而受认知手段与认知水平的限制，目前对光催化作用机理的研究成果仍不足以指导光催化技术的大规模工业化应用。另一方面,现有TiO₂、ZnO和WO₃等典型光催化材料的光响应范围窄,量子转换效率低，太阳能利用率低，依然是制约光催化材料应用的瓶颈。寻找和制备高量子效率光催化材料是实现光能转换的先决条件，也是光催化材料研究者所需要解决的首要任务之一。 

近年来，设计、开发高效的新型可见光催化材料成为目前光催化领域的研究热点。新型光催化材料开发方法主要集中在以下两个方面：一是对紫外光响应型宽带隙光催化材料的改性使其获得可见光响应,如金属掺杂、非金属掺杂、半导体耦合、染料敏化等；另一方面是通过材料设计的方法设计和开发可见光响应型光催化材料,如多金属氧化物、固溶体和有机半导体等。 

铜铁矿型ABO₂多元金属氧化物，A位上是+1价的Cu、Ag等离子，B位上一般是第一列过渡金属元素或者Al系元素的+3价离子，如Al、Ga、In、Sc、Cr、Y等，由于其独特的物理化学性质，在催化剂、发光材料、热电材料、太阳电池、臭氧传感器和p型透明导电氧化物等领域存在着潜在的应用而引起了人们广泛的研究。A位为铜基的铜铁矿型材料一般可以通过高温固相反应来制备，而贵金属氧化物Ag₂O的自由能较低，在空气中的分解温度为300℃，较低的分解温度导致了在固相反应中其氧化物在反应之前就会分解，所以A位为含Ag的铜铁矿型氧化物不可能由高温固相法来制备，这一难题在制备贵金属复合氧化物中也同时存在。目前已报道的AgMO₂的制备方法有高温水热法、氟化异丙烯膜袋水热法 和氧化助熔剂法等。 

发明内容

本发明的目的在于获得一种具有高量子效率、宽光谱响应，且具有等离子体效应的Ag/AgMO₂(M=Ga,Al或In)新型光催化材料。 

本发明的另一目的在于提供上述材料的制备方法，该制备方法具有操作方便、简单，反应条件温和，有利于产业化生产的特点；制得的Ag/AgMO₂(M=Ga,Al或In)具有等离子体效应，不仅能有效地拓展体系对可见光的响应，提高对可见光的利用效率，其光催化效率也大大提高。 

本发明的制备方法可为其他金属-多元半导体金属氧化物复合结构的新型光催化材料的控制合成提供新思路，在降解有机污染物的环境治理和光解水制氢、薄膜太阳能电池新能源等环境和能源光催化领域具有旷阔的应用前景。 

具体技术方案： 

一种光催化材料Ag/AgMO₂，所述的光催化材料为呈多面体，为单质Ag纳米颗粒与AgMO₂形成的复合结构，其中M=Ga,Al或In，该光催化材料的粒径为0.2～1μm。 

所述光催化材料是采用下述方法制备得到，先通过固相法制备NaMO₂，M=Ga,Al或In，再以NaMO₂为前驱体，加入过量的含Ag化合物，通过固相离子交换法合成Ag/AgMO₂。 

Ag/AgMO₂光催化材料的制备方法，先通过固相法制备前驱体NaMO₂，再以NaMO₂为原料，加入过量的含Ag化合物，通过固相离子交换法制备Ag/AgMO₂，所述的M=Ga,Al或In。 

所述制备前驱体NaMO₂过程中，加入NaCl作为抑制剂。 

所述固本离子交换法合成Ag/AgMO₂过程中，加入过量的AgNO₃，并以KNO₃为助溶剂。