[发明专利]片状Ag2S负载Ag3PO4纳米球复合可见光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明技术领域为光催化材料领域，具体包括一种片状Ag₂S负载Ag₃PO₄纳米球复合可见光催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，日益严重的环境污染问题正逐渐威胁人类的健康和发展。而半导体光催化材料可以在光照条件下，降解有机污染物，且无二次污染。尤其是可见光催化剂，可以充分利用占有太阳光中大部分的可见光部分，催化效率高，性能优异，成为治理水质的一种稳定且对环境友好的有效方法。在过去的几十年里，首先被发现也是研究最多的光催化剂TiO₂因其具有价廉、无毒、稳定性好等优点被广泛应用，但由于其带隙较宽(3.2ev)不能充分的利用可见光部分，并且量子效率低，限制其实际应用。所以有越来越多关于新型可见光催化剂的研究。2010年文献中首次报道了Ag₃PO₄半导体具有很高的量子产率，高于已发现的所有可见光催化剂，主要是因为其内部磷酸根中P和O之间的强键合作用限制了P的4p轨道参与导带底的杂化，而是由Ag的s轨道参与导带底的杂化，使跃迁到导带中的电子具有很高的迁移率，促进了电子-空穴的分离。此外，Ag₃PO₄的价带位置较低，空穴的氧化能力较强，使其具有较高的光催化活性。这些特征引起了人们极大的研究兴趣，其中进一步提高Ag₃PO₄的可见光光催化性能是Ag₃PO₄的研究中一个重要的研究方向。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种片状Ag₂S负载Ag₃PO₄纳米球复合可见光催化剂及其制备方法。这种复合材料作为可见光催化剂与Ag₃PO₄相比，可明显提高其光催化性能。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种片状Ag₂S负载Ag₃PO₄纳米球复合可见光催化剂，它由片状Ag₂S和生长在表面的Ag₃PO₄纳米球组成。

按上述方案，所述的Ag₃PO₄纳米球的粒径为80-200nm。

提供一种片状Ag₂S负载Ag₃PO₄纳米球复合可见光催化剂的制备方法，具体制备步骤如下：

1)、将锌源化合物和硫源化合物以乙二胺和水的混合溶液为溶剂于150-170℃水热反应，制备得到片状ZnS材料，待用；

2)、把步骤1)得到的材料与硝酸银溶液混合均匀后，90-100℃反应，后处理得到片状Ag₂S材料；

3)、在15-25℃将步骤2)得到的Ag₂S材料加入到AgNO₃水溶液，避光搅拌，再在磁力搅拌下，逐滴加入Na₃PO₄溶液，滴加完毕后避光继续进行反应，后处理得到Ag₂S/Ag₃PO₄复合可见光催化剂。

按上述方案，步骤(1)中乙二胺和水的体积比为15：1。

按上述方案，步骤(1)中锌源化合物为硝酸锌，硫源化合物为硫脲。

按上述方案，步骤(1)中水热反应时间为12-13h。

按上述方案，步骤(2)中的反应时间为2-3h。

按上述方案，步骤(2)中ZnS和硝酸银的摩尔比为1：1-2。

按上述方案，步骤(2)的后处理为反应结束后，将反应后溶液先超声，再分别用稀盐酸和去离子水各离心洗涤，得到黑色沉淀，鼓风干燥。

按上述方案，步骤(3)中Ag₂S与AgNO₃的摩尔比为1：1-3。

按上述方案，步骤(3)中Na₃PO₄与AgNO₃的摩尔比为1：1-3。

按上述方案，所述步骤(3)AgNO₃水溶液的浓度为0.0125M-0.0375M。

按上述方案，步骤(3)中避光反应的时间为0.5-1h。