[发明专利]一种纳米银/碳复合光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米银/碳复合光催化材料及其制备方法和应用。本发明的制备方法，包括如下步骤：将维生素C用水溶解后，以每分钟8～12℃的速率加热至180～220℃，并保持2～5 h；离心、透析、分离，得到碳纳米点CDs；将硝酸银和碳纳米点CDs避光溶解在水中，在紫外光照射下反应，即可得到纳米银/碳复合光催化剂Ag/CDs。本发明通过制备单分散性较好的碳纳米点，并以其为基础原位制备纳米银/碳复合光催化材料，结合了碳纳米点和贵金属纳米粒子等离激元效应，制备方法简单，制备出的催化剂具有很高的催化活性和优异的再生性能，可多次循环使用，在染料废水降解领域具有广阔的发展空间。

技术领域

本发明属于水体污染保护技术领域。更具体地，涉及一种纳米银/碳复合光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着全球经济和现代工业迅猛发展，人们的生活水平显著提高，但是随之而来的能源和环境问题日益显著。由工业生产所引起的水体污染是当今社会亟待解决的问题之一。特别是染料废水，这是难以通过生物方法实现快速降解的一类工业废水，其造成的环境污染问题十分严重。纳米技术的发展和应用为解决这一难题提供了帮助。1972年，A.Fujishima和K. Honda在n型半导体TiO₂电极上发现了水的光电催化分解作用，从此开始了大量的光催化降解废水中的有机物的研究。光催化技术作为一种“绿色”技术，因其能源消耗低、氧化能力强、反应条件温和等优点，倍受广大科研工作者关注，成为彻底解决环境水污染问题的关键技术。

光催化技术的关键是制备高效、稳定、低成本的光催化剂。目前，常用的光催化剂为TiO₂和ZnO等一元氧化物和多种复合型氧化物，但是这些氧化物均普遍存在着一些相同的缺陷，主要是光生电子-空穴对复合概率高和对光的利用效率太低等，难以实现光响应的高效催化。人们期待能开发出更高效的光响应型光催化剂。

近年来，为提高光催化剂的光催化性能，科研工作者采用不同的方法对光催化剂进行改性，传统改性方法主要包括离子掺杂、碳材料修饰表面和贵金属沉积等。然而这些传统改性方法通常并没有极大地改变光催化剂的化学结构，光催化性能的提高取决于杂质能级的电子捕获陷阱作用和光生载流子的重新分布。因此，如何全面改善光催化剂光生电子-空穴对复合速率快、光利用效率低、光催化活性差、光催化性能稳定性差等问题是本领域亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种纳米银/碳复合光催化材料的制备方法。本发明通过制备单分散性较好的碳纳米点，并以其为基础原位制备纳米银/碳复合光催化材料，结合了碳纳米点和贵金属纳米粒子等离激元效应，制备出的催化剂具有很高的催化活性和优异的再生性能，提供了一种绿色环保、安全有效的降解染料废水的新途径。

本发明的目的是提供一种纳米银/碳复合光催化材料的制备方法。

本发明的第二个目的是提供上述方法制备的纳米银/碳复合光催化剂，在可见光下具有高效、稳定的光催化活性。

本发明的第三个目的是提供上述纳米银/碳复合光催化剂在作为或制备去除有机污染物的降解材料中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种纳米银/碳复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1. 将维生素C用水溶解后，以每分钟8～12℃的速率加热至180～220℃，并保持2～5 h，得到棕褐色CDs水溶液；

S2. 离心、透析、分离，得到碳纳米点CDs；

S3. 将硝酸银和碳纳米点CDs避光溶解在水中，在紫外光照射下反应，即可得到所述纳米银/碳复合光催化剂Ag/CDs。

优选地，步骤S3中，所述硝酸银：碳纳米点CDs：水的质量比为1.5～3.5：0.02～0.04：100。