[发明专利]一种磷酸银/聚氯乙烯基共轭多烯可见光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸银/聚氯乙烯基共轭多烯可见光催化剂的制备方法，属于环境净化光催化剂新材料技术领域。

背景技术

光催化氧化技术可在光照射下将光能转化为化学能，驱动氧化-还原反应进行，具有反应条件温和、能耗低、操作简单、环境友好等优点，尤其是可氧化降解许多其他方法难以处理的有害有机污染物，因而被公认为是最具有发展潜力和应用前景的环境净化技术。光催化氧化技术的基础和关键材料是光催化剂，一般为纳米半导体材料，因此开发可见光响应范围宽、光催化活性高、稳定性好的光催化剂成为光催化领域的研究热点和方向。

中国发明专利（CN101648139B）公开了一种新型可见光催化剂磷酸银及制备方法，叶金花课题组（Nature Materials,2010,9559-564）研究发现磷酸银可在可见光下催化分解水和降解有机化合物，表明磷酸银在可见光催化领域具有良好的应用前景。但是磷酸银产生的光生电子容易将磷酸银的Ag⁺还原成原子Ag⁰，导致磷酸银的组成与结构及其光催化性能不稳定；另外磷酸银在水环境中的解离使其容易溶解流失，最终失去光催化活性。这些不利因素限制了磷酸银的大规模实际应用。

为了改善磷酸银的可见光催化活性和催化稳定性，李新勇等（中国发明专利CN 102000594 B）制备了银/磷酸银可见光催化剂，利用纳米银粒子的等离子效应和电子捕捉性提高可见光响应、降低Ag⁺被光生电子还原的几率，从而提高光催化剂的催化活性和稳定性。刘勇平等（中国发明专利CN 102698780 A）采用电化学一步阳极氧化法合成了卤化银/磷酸银异质结来进一步提高磷酸银的光催化活性。杨小飞等（中国发明专利CN 102631939 A）、马培艳等（中国发明专利CN 102921438 A）将石墨烯与磷酸银颗粒复合制备了可见光催化剂，石墨烯的存在减少了磷酸银粒子的团聚，提高了光催化剂内载流子的分离效率，因此提高了复合光催化剂的光催化活性和稳定性。何光裕等（中国发明专利CN 102935385 A）制备了高效稳定的聚苯胺基纳米磷酸银复合光催化剂，链状聚苯胺既是磷酸银的载体可防止纳米粒子的团聚，又是光生电子的受体，有效降低磷酸银的光腐蚀。但是，在上述复合可见光催化剂中，纳米银粒子、卤化银、石墨烯及聚苯胺等在磷酸银颗粒表面均为非连续分布，因此其捕获光催化剂内光生电子的能力有限，而且也不能有效降低磷酸银在水环境中的溶解性，难以使磷酸银的可见光催化活性及稳定性得以大幅提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种磷酸银/聚氯乙烯基共轭多烯可见光催化剂的制备方法。以此法制备的可见光催化剂中，聚氯乙烯基共轭多烯发挥着三种效果：①共轭多烯对可见光具有良好吸收，可以有效敏化磷酸银，提高磷酸银的可见光催化活性；②共轭多烯具有良好的电子输运性，而且其LUMO、HOMO与磷酸银的导带、价带具有较好的匹配关系，因此可以有效地传导光生电子，在降低Ag⁺被光生电子还原的几率的同时，提高光生电子/空穴的分离效率，从而提高磷酸银的可见光催化活性及光学稳定性；③聚氯乙烯良好的成膜性使得共轭多烯呈连续分布状态包覆在磷酸银微粒表面，形成一个聚合物保护薄层，能减小磷酸银在水环境下的溶解性，从而提高磷酸银的可见光催化稳定性。因此以此法制备的可见光催化剂在可见光下会表现出优异的光催化性能。

为解决上述技术问题本发明的技术方案为，首先采用双注法通过离子交换反应制备出磷酸银微粒，然后将所得磷酸银微粒分散于含聚氯乙烯的四氢呋喃溶液中，再除去溶剂后得到聚氯乙烯包覆在磷酸银表面的磷酸银/聚氯乙烯复合微粒，最后经热处理得到磷酸银/聚氯乙烯基共轭多烯可见光催化剂。所述制备方法具体过程为：

首先称取硝酸银与磷酸氢二钠固体，分别溶解于去离子水中，配制成浓度为15g/L～50g/L的硝酸银溶液及浓度为5g/L～15g/L的磷酸氢二钠溶液；然后将硝酸银溶液及磷酸氢二钠溶液同时缓慢注入反应体系，使两者于反应体系中在略高于磷酸银成核浓度的条件下发生离子交换反应，生成粒径分布较窄的磷酸银微粒，之后将所得磷酸银微粒分散到含聚氯乙烯的四氢呋喃溶液中，控制溶液中聚氯乙烯与磷酸银的质量百分比为0.02%～0.2%，并在搅拌条件下将四氢呋喃溶剂蒸除，得到聚氯乙烯包覆在磷酸银表面的磷酸银/聚氯乙烯复合微粒，最后将磷酸银/聚氯乙烯复合微粒置于100℃～150℃温度下热处理1h～4h，使聚氯乙烯脱除氯化氢生成共轭多烯，得到磷酸银/聚氯乙烯基共轭多烯可见光催化剂。