[发明专利]一种银/溴化银/偏钒酸银等离子体复合光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化领域，具体涉及一种等离子体复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

因为银纳米颗粒的表面等离子体共振效应有效地拓展了体系对可见光的响应，大大提高了对太阳光的利用率。银纳米颗粒的表面等离子体光催化材料研究作为目前材料和化学领域的前沿课题，在新能源和环境净化方面显示出其独特的功效和广阔的应用前景。由于金属银与溴化银的紧密接触，使体系内所产生的电子能更容易传递到金属银颗粒上，阻止了电子与银正离子的结合进而保证了体系的稳定性。而且半导体AgBr是一种重要的影像记录材料，但当AgBr曝光吸收一个光子后产生活泼的光生电子和空穴，因此AgBr也显示出良好的光催化活性。所以开展Ag/AgBr体系的表面等离子体光催化材料性能研究，具有重大的现实意义。

中国专利201110345230.8提供了Ag-AgBr/凹凸棒石复合光催化材料的制备方法，公开日期2012年4月11日。但该方法中的AgBr是用硝酸银与溴化钠作为反应物制备的，是凹凸棒石和Ag-AgBr的简单混合，不利于光生载流子的有效分离。

中国专利201210532387.6公开了一种环境功能纳米材料Ag/AgBr纳米纤维及其制备和应用方法，公开日期2013年4月10日，该发明材料中的Ag/AgBr复合结构的晶体更有利于光生载流子的有效分离，提高光催化的效率。实验结果表明相比商品化的P25，本发明制备得到的Ag/AgBr纳米纤维对亚甲基蓝表现出更优异光催化能力。中国专利201010174181.1公开了一种高效纳米银／溴化银太阳光光催化材料及其制备方法，公开日期2010年9月1日。该催化剂的效果远好于当前普遍使用的光催化材料P25和最近开发的“王氏催化剂”，可以直接高效的利用太阳能。

但上述两个Ag/AgBr专利，都存在Ag/AgBr颗粒较大，只有表面的Ag/AgBr可以吸收可见光能被利用，内部的Ag/AgBr没法被利用，所以成本较高，不利于工业大规模生产。

发明内容

为解决上述催化剂利用率不高的技术问题，本发明提供一种高效可见光催化活性的银/溴化银/偏钒酸银等离子体复合光催化剂。

本发明还提供了一种银/溴化银/偏钒酸银等离子体复合光催化剂的制备方法。

本发明提供的一种银/溴化银/偏钒酸银等离子体复合光催化剂，由银、溴化银和偏钒酸银组成，偏钒酸银为纳米带，厚度为30-50nm，宽度为100-400nm，长度为10-100μm，其上负载银/溴化银颗粒,粒径为20–50nm。

本发明提供的一种银/溴化银/偏钒酸银等离子体复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将十二烷基三甲基溴化铵与偏钒酸银完全溶解在水中，在光照条件下继续搅拌，待有灰色物质生成，得到银/溴化银/偏钒酸银等离子体复合光催化剂。

具体包括以下步骤：

（1）将硝酸银与偏钒酸铵溶解在蒸馏水中，将所得溶液转入聚四氟乙烯内胆的不锈钢高压反应釜中，加热反应后，自然冷却至室温，分离离心，产物先后用乙醇和水洗涤，干燥，得偏钒酸银；

（2）将步骤（1）制得的偏钒酸银和十二烷基三甲基溴化铵完全溶解在水中，在光照条件下常温继续搅拌，待有灰色物质生成，将沉淀物过滤、洗涤、干燥，得银/溴化银/偏钒酸银等离子体复合光催化剂。

步骤（1）中硝酸银与偏钒酸铵的物质的量之比为1:1;

步骤（1）中加热反应,时间为10-24h，温度为130～180℃。

步骤（2）中十二烷基三甲基溴化铵与偏钒酸银的物质的量之比为1:1～30;

步骤（2）中所述在光照条件下常温继续搅拌，光照时间为3～10小时,所述常温为0-30℃;

步骤（2）中优选的光照时间为4～10小时。

表面等离子体光催化复合材料银/溴化银/偏钒酸银凭借离子取代反应把溴化银成功引入到新型光催化剂偏钒酸银体系。该催化剂利用了贵金属银的表面等离子体共振效应和复合半导体光催化材料偏钒酸银和溴化银吸收可见光的优点，同时还有效抑制溴化银的分解。而且银/溴化银纳米颗粒粒径较小（大小约为20–50nm），均匀地分散在薄的偏钒酸银纳米带表面，能够与可见光充分接触，利用效率较高，研究开发具有高效可见光活性的银/溴化银/偏钒酸银等离子体复合光催化剂，能够很好的利用太阳光的能力，拓展可见光光吸收，具有重大的现实意义。