[发明专利]一种AgI基无机-有机杂化半导体材料的合成及光催化降解染料的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种分子基无机-有机杂化半导体光催化材料，特别是涉及AgI基无机-有机杂化半导体材料(Et₂mbt)Ag₂I₃的合成及应用，其中Et = 乙基；mbt = 2-巯基苯并噻唑。

背景技术

我国是一个水资源严重缺乏的国家，我国的淡水资源总量为28000亿m³,占全球水资源的6%,名列世界第四位，但是,由于我国人口基数大，人均水资源量又非常低，仅为世界平均水平的l/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。因此，在节约用水的同时，研究生活和工业污水的降解处理技术，使污水变废为宝，净化为无毒无害甚至可以重新使用的生活用水是非常具有现实意义的，也是一项长期的艰巨任务。在生活、生产，特别是染料工厂所产生的废水中，往往残留有许多有机染料分子，倘若进入自然界水体后污染很大，如含有苯环、胺基、偶氮等基因的染料，进入人体后容易引起膀胱癌等。甲基橙（methyl orange）是一种偶氮染料也是一种酸碱指示剂。在实验室和工农业生产中广泛用作化学反应的酸碱度指示剂，用于化工反应中的酸碱度滴定分析；同时也广泛用于印染纺织品和生物染色等领域。然而含有该物质的废水色度高，有机污染物浓度大，可生化性差，难以采用传统的物化或生化法处理，对环境的危害极大，因此必须寻找一种新的处理技术。

半导体光催化分解染料是20世纪70年代发展起来的一门新兴环保技术，是指利用太阳能或可见光在室温下将废水中的有机染料氧化成H₂O、CO₂或无机离子等，无二次污染，具有传统的高温、常规催化技术及吸附技术无法比拟的优势。因此，半导体光催化技术是一种具有广阔应用前景的绿色污水治理技术，特别是对于传统的化学方法难以除去的低含量有机污染物，光催化降解显得更有意义。

无机AgI是一种用途非常广泛的半导体材料，可以作为催化剂用于显影和人工增雨，也用于医药工业中催化有机化学反应，同时还可以用于催化降解有机物染料。碘化银作为催化剂有其明显优势，但是Ag是一种贵金属，价格较高。因此如何尽可能的降低AgI催化剂中的Ag的含量同时又保留AgI优良的物理化学性能是一个急需解决的科学问题。传统做法主要是采用物理掺杂的手段，如在AgI半导体中掺杂不同价态的金属离子，降低Ag的相对含量，同时还可改变半导体的能带结构。然而在分子尺度上，把一些有机小分子引入到无机AgI半导体制备分子基无机-有机杂化半导体材料是一种降低Ag相对含量同时又保持无机组分AgI催化性能的新思路。按此思路制备的AgI基无机-有机杂化半导体催化材料可具备高效催化降解低浓度甲基橙染料的能力，使得其有可能作为新一代半导体光催化材料。

发明内容

本发明的目的就在于合成一种能有效催化降解甲基橙染料的无机-有机杂化半导体材料(Et₂mbt)Ag₂I₃，其中Et = 乙基；mbt = 2-巯基苯并噻唑。此材料可以保留无机AgI的性能而又同时降低Ag的含量。

本发明包括如下技术方案：

1. 一种能有效催化降解甲基橙染料的AgI基无机-有机杂化半导体材料(Et₂mbt)Ag₂I₃，（Et = 乙基；mbt = 2-巯基苯并噻唑），其特征在于：该化合物为三斜晶系，结晶于空间群P-1，单胞参数为a = 8.18(1) ?, b = 9.63(1) ?, c = 12.54(1) ?,α= 104.63(1) o,β = 101.71(1) o γ = 91.51(1) o, Z = 8, V = 932.99(9)。

2. 一种权利要求1的降低无机AgI半导体中Ag相对含量的方法，其特征在于往无机AgI半导体系统中引入含N、S原子的有机组分。

3. 如项2所述的AgI基无机-有机杂化材料的制备方法，其特征在于：反应物碘化银、二硫化二苯并噻唑的摩尔比例为1：1，准确称取相应质量的固体反应物，加入乙醇，氢碘酸作为反应物和溶剂，在120 ゜C下恒温3天，然后降至室温。

4. 一种项1的AgI基无机-有机杂化半导体材料的用途，其特征在于：该化合物是一种半导体光催化材料，可利用其特性用于光催化降解生活、工业废水；也可用于半导体器件制造。

具体实施方式