[发明专利]一种负载型多级结构银-卤化银-二氧化钛复合可见光催化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛光催化剂，具体涉及一种负载型多级结构银-卤化银-二氧化钛复合可见光催化材料及其制备方法。

背景技术

半导体光催化技术是一种绿色、高效去除水体中有机污染物的方法，开发具有优异光催化性能的半导体催化材料一直是光催化研究的热点。在众多半导体材料中，二氧化钛具有比表面积大、低成本、稳定性高等优点，一直是研究人员的广泛关注。

然而光响应范围较窄是制约二氧化钛光催化性能的关键问题之一，通过贵金属负载、离子掺杂或添加光敏染料等手段，可以改善二氧化钛的催化性能以及对可见光的响应。

例如申请号为201510053214.X的中国专利公开了一种纳米银负载二氧化钛光催化剂的制备方法，该制备方法包括：在反应釜中，投入20克过氧化氢，2.5克氢氧化钠，溶解后缓慢加入20克四氯化钛，密封加热加压、保温、冷却回流制得二氧化钛纳米晶水溶胶备用；将0.017克硝酸银加入到10毫升无水乙醇中，加入到0.10克聚乙烯吡咯烷酮的20毫升乙醇中，反应制得球形纳米银备用；取前述制备的球形纳米银0.01克与前述制备的10克二氧化钛纳米晶水溶胶反应，继续超声分散30分钟，制得光催化剂。

然而，虽然贵金属银单质表面的等离子体共振效应可以有效增强二氧化钛对可见光的吸收，但银/二氧化钛复合催化剂易被氧化、催化性能不够稳定。近来银/卤化银/二氧化钛多级复合材料因具有可见光催化性能和良好的稳定性受到科研人员的关注。

但目前这类银/卤化银/二氧化钛复合催化剂的形貌结构、尺寸、制备工艺方面存在可重复性差、不可控以及制备工艺复杂等缺点，催化性能也有待提高，目前还没有制备均一稳定多级结构银/卤化银/二氧化钛复合催化材料的有效方法(参见文献：Materials Chemistry and Physics 143(2013)393-399；Journal of Hazardous Materials 263(2013)541–549；Journal of Alloys and Compounds 639(2015)153–161；Ultrasonics Sonochemistry 26(2015)370–377.)。此外，这类复合催化材料的回收难度大、成本高等问题也有待解决。

发明内容

本发明提供了一种负载型多级结构银-卤化银-二氧化钛复合可见光催化材料的制备方法，该制备方法操作简便。

一种负载型多级结构银-卤化银-二氧化钛复合可见光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将载体材料依次浸渍在强酸溶液和强碱溶液中作回流处理，获得预处理后的载体材料；

(2)将铵盐或钠盐、四氯化钛依次加入到浓度为0.1％～1％的强酸溶液中，获得溶液A，将所述预处理后的载体材料加入到溶液A中作回流处理，获得负载型二氧化钛光催化材料；

(3)将聚电解质稳定剂、含银离子盐、有机溶剂以(0.3～0.4)克：(0.08～0.09)克：100毫升的比例混合，获得溶液B，将所述负载型二氧化钛光催化材料以(0.4～0.6)克：40毫升的比例加入到溶液B中，获得混悬液；

将卤化盐、有机溶剂以(0.08～0.09)克：100毫升的比例混合，获得溶液C；

将混悬液、溶液C以体积比5：1～1:1混合，加热至60℃恒温反应1～2小时，获得负载型卤化银-二氧化钛光催化材料；

(4)对所述负载型卤化银-二氧化钛光催化材料作光还原处理，获得所述负载型多级结构银-卤化银-二氧化钛复合可见光催化材料。

本发明通过载体预处理-直接水解-生成卤化银沉淀-光还原四个步骤制备负载型多级结构银-卤化银-二氧化钛复合可见光催化材料，整个制备过程操作简便，过程可控，具有良好的重复性；并且产物得率在80％以上。

具体地，所述制备方法包括：

(1)将载体材料依次浸渍在强酸溶液和强碱溶液中作回流处理，获得预处理后的载体材料；

所述载体材料可选用碳纤维、三维石墨烯气凝胶、分子筛、碳纳米管或炭黑。

作为优选，将载体材料依次浸渍在pH为1.0的强酸溶液以及pH为13的强碱溶液中，在90℃下回流2.5～3.5小时。

经强酸处理后，载体材料原有的光滑、无刮痕的表面会转变成螺纹状裂纹结构；随后经强碱理，进一步增加载体材料表面粗燥度，载体材料表面出现许多蠕虫状的孔道，孔的大小约为10纳米左右。经强酸、强碱处理后，载体材料的比表面积显著增加，便于催化剂的附着，提高载体材料与催化剂的结合能力。