[发明专利]一种负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载金属Ag的C掺杂TiO₂纳米颗粒可见光催化剂，本发明还涉及所述催化剂在降解有机农药甲基对硫磷中的应用。

技术背景

光催化氧化技术是近年来备受瞩目的一种水体污染物处理技术，已经得到了极为广泛的研究。TiO₂化学性质稳定、无毒、价廉、反应条件温和、净化对象广谱、不产生二次污染，被认为是一种极具前途的环境污染深度净化技术。但是采用TiO₂作为光催化剂处理废水至今仍停留在实验室阶段，尚未进入实际应用的主要原因是纯TiO₂只能在波长小于387nm的紫外光下才有光催化活性(这部分光仅占到达地球表面太阳光的4％)，而占40％以上波长为400～800nm的可见光却不能被利用，导致其光催化效率低，为解决这一难题，众多研究者做了大量的工作。

CN101884939A公开了一种制备氮掺杂TiO₂光催化剂的方法，该方法首先采用离子渗氮工艺对金属钛或钛合金表面进行渗氮处理，之后再采用微弧氧化技术在渗氮后的金属钛或钛合金基体上原位生长TiO₂薄膜催化剂。该方法应用于光催化净化领域，与未掺杂氮的TiO₂薄膜相比，对紫外光和可见光的吸收效率明显提高，光生电流强度明显增强，降解有机污染的降解效率显著提高。CN103506104A公开了一种碳掺杂纳米TiO₂可见光相应催化剂的制备方法。该方法以吐温80为碳源和模板离子，通过溶胶凝胶法制备具有可见光响应的C掺杂TiO₂催化剂。在可见光照射下，对溶液中的甲基橙降解率达到了88.3～91.89％。然而，尽管上述报道中，实现了TiO₂催化剂对可见光的响应，然而，由于非金属元素掺杂降低了TiO₂的禁带宽度，导致光生电子和空穴更易发生复合，导致了其可见光活性较低，因此，如何提高该类可见光响应TiO₂的效率仍为业界努力的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够利用可见光响应的光催化剂，该催化剂在可见光条件下具有更高的光催化效率，可用于降解有机农药甲基对硫磷。

本发明的技术方案是：

一种负载金属Ag的C掺杂TiO₂纳米颗粒可见光催化剂，它是按照以下方法制备而成的：

1)将0.5-2g葡萄糖溶于20-50mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入5-10mL钛酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入5-10mL冰醋酸，然后剧烈搅拌10-30min，密封反应器，在室温下搅拌老化20-30h，制得碳掺杂TiO₂前驱体溶胶；

2)将制得的碳掺杂TiO₂前驱体溶胶于50-80℃下干燥1-5h，然后在马弗炉中于350-500℃煅烧1-3h，研磨，制得粒径为5-20nm的C掺杂TiO₂纳米颗粒；

3)将硝酸银溶于水中，加入步骤2)得到的C掺杂TiO₂纳米颗粒，先搅拌10-30min，使Ag⁺吸附于C掺杂TiO₂纳米颗粒表面，而后采用波长为250-260纳米的紫外光进行照射，使Ag⁺光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺杂TiO₂纳米颗粒可见光催化剂，

所述负载金属Ag的C掺杂TiO₂纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含量为1-10％。

优选地，所述负载金属Ag的C掺杂TiO₂纳米颗粒可见光催化剂是按照以下方法制备而成的：

1)将1g葡萄糖溶于40mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入6mL钛酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入6mL冰醋酸，然后剧烈搅拌10min后，密封反应器，在室温下搅拌老化24h，制得碳掺杂TiO₂前驱体溶胶；

2)将制得的碳掺杂TiO₂前驱体溶胶于60℃下干燥3h，然后在马弗炉中于400℃煅烧2h，研磨，制得粒径为5-10纳米的C掺杂TiO₂纳米颗粒；