[发明专利]一种磷酸银/溴化银/碳纳米管复合光催化剂及制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种Ag₃PO₄/AgBr/CNTs复合光催化剂及制备与应用。

背景技术

光催化技术是一种绿色高级氧化技术，利用光反应将有机物彻底氧化为H₂O和CO₂等小分子。与传统污染治理技术相比，它能够在室温下即可进行反应，可利用取之不尽用之不竭的太阳能作为光源来激发驱动氧化还原反应的发生，而且具有很强的氧化还原性能。近年来受到了广泛的研究。

Ag₃PO₄光催化剂是近些年最新发现的一种在可见光下具有非常强的光催化能力的催化剂，但是由于其微溶于水以及光腐蚀现象，极大地降低了它在光催化过程中结构的稳定性。产生黑色的银单质，从而阻止对可见光的吸收，降低光催化性能和催化剂的稳定性。因此，提高其活性和稳定性是当前面临的严峻挑战。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种磷酸银/溴化银/碳纳米管复合光催化剂(Ag₃PO₄/AgBr/CNTs复合光催化剂)的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的Ag₃PO₄/AgBr/CNTs复合光催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述Ag₃PO₄/AgBr/CNTs复合光催化剂在催化降解有机污染物，如罗丹明B等物质中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种磷酸银/溴化银/碳纳米管复合光催化剂(Ag₃PO₄/AgBr/CNTs复合光催化剂)的制备方法，包括以下步骤：

(1)对碳纳米管(CNTs)进行酸化处理，过滤，洗涤，干燥，得到酸化处理的碳纳米管；

(2)将酸化处理的碳纳米管超声分散于水中，得到分散液；向分散液中加入硝酸银，避光搅拌，得到混合分散液；

(3)将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液滴加至步骤(2)的混合分散液中，避光搅拌反应，得到含有沉淀的混合溶液；

(4)将磷酸氢二钠(Na₂HPO₄·12H₂O)水溶液滴加至步骤(3)的含有沉淀的混合溶液中避光搅拌反应，离心，洗涤，干燥，得到磷酸银/溴化银/碳纳米管复合光催化剂(Ag₃PO₄/AgBr/CNTs复合光催化剂)。

步骤(1)中所述酸为浓硫酸和浓硝酸的混酸，浓H₂SO₄：浓HNO₃的体积比为3：1，所述酸处理是在超声的条件下进行酸处理，所述超声功率为80～120W，酸处理的时间为3～5h；所述干燥是指在60～80℃条件下真空干燥10～16h，所述洗涤是指采用用去离子水反复洗涤至中性。步骤(1)中所述碳纳米管与酸的质量体积比为(1～4)g:(40～120)mL。

步骤(2)中所述酸化处理的碳纳米管与水的质量体积比为(3～15)mg：10mL；所述超声功率为80～120W，超声时间为20～40min；

步骤(2)中所述避光搅拌是在室温条件下进行的，避光搅拌的时间为15～45min；步骤(2)中所述硝酸银与分散液中酸化处理的碳纳米管的摩尔质量比为0.006mol：(3～15)mg；

步骤(3)中所述十六烷基三甲基溴化铵与硝酸银的摩尔比为(0.0001～0.0003)mol：0.006mol；步骤(3)中所述十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液中十六烷基三甲基溴化铵与水的摩尔体积比为(0.0001～0.0003)mol：20ml；步骤(3)中所述滴加速度为20～30滴/min；避光搅拌反应时间为0.5～1.5h。

步骤(4)中所述磷酸氢二钠与硝酸银的摩尔比为(0.0015～0.002)mol：0.006mol；步骤(4)中所述磷酸氢二钠(Na₂HPO₄·12H₂O)水溶液的摩尔体积比(0.0015～0.002)mol：20ml。

步骤(4)中所述滴加速度为20～30滴/min；所述避光搅拌反应的时间为3～5h。