[发明专利]一种rGO/硅酸银复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种rGO/硅酸银复合材料及其制备方法与应用，属于光催化材料技术领域。本发明通过rGO和Ag₁₀Si₄O₁₃的复合，成功制备了粒径小(约为25nm)和晶粒分布更均匀的复合光催化剂；同时，由于rGO具有优异的电导率，与Ag₁₀Si₄O₁₃复合后，能快速地将Ag₁₀Si₄O₁₃产生的光生载流子快速转移到表面；这不仅能克服光生载流子的复合问题，提高光催化效率，而且也能避免光生电子在Ag₁₀Si₄O₁₃表面的富集造成的光腐蚀问题，提高Ag₁₀Si₄O₁₃材料的稳定性；使其能够很好地应用于光催化降解污染物中。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，尤其涉及一种rGO/硅酸银复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着科技的发展，人类在享用现代物质文明的同时，也在饱尝环境污染带来的苦果。其中水污染是一个重要的问题，污水的排放对江河湖泊造成严重的污染，这不仅会影响我们的生产、生活，而且会对生态环境造成严重的危害。人们因生产和生活排放的大量有机废水，导致水体富营养化，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在众多的污水处理技术中，光催化技术是一项清洁、高效、并且不会造成二次污染的新型处理技术。对于研究广泛的二氧化钛、氧化锌等光催化材料，其存在以下问题：(1)可见光利用效率低，由于其禁带宽度较高，光吸收范围窄，只能吸收太阳光中5％的紫外光。(2)光生载流子复合率高，在光催化过程中，二氧化钛等材料产生的光生载流子成功迁移到表面且未发生复合的空穴和电子的数目比较少。因此，开发及设计合成新型的可见光响应的窄带隙半导体催化材料成为目前的趋势。

Ag₁₀Si₄O₁₃是一种比较好的可见光响应的窄带隙半导体催化材料。由于银离子独特的4d¹⁰电子结构，使得Ag₁₀Si₄O₁₃材料带隙窄，光吸收范围达到可见光区域；并且Ag₁₀Si₄O₁₃晶体中的正负电荷中心不重合，并且定向排列，导致其内部存在内建电场，有利于光生载流子的分离。用固相法和沉淀法制备Ag₁₀Si₄O₁₃材料，存在颗粒粒径较大，易团聚、比表面积小的问题；同时，Ag₁₀Si₄O₁₃材料的光生载流子复合率高的问题仍然没有得到解决。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种rGO/硅酸银复合材料及其制备方法与应用。本发明提供的rGO/Ag₁₀Si₄O₁₃复合材料具有优异的比表面积、催化活性和光生载流子复合率，能够广泛应用于光催化降解污染物。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种rGO/Ag₁₀Si₄O₁₃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合，得到混合溶液；

(2)在所述步骤(1)得到的混合溶液中滴加水，搅拌后经陈化，得到硅酸溶胶；

(3)将石墨烯水溶胶与硅酸溶胶混合，得到石墨烯-硅酸溶胶；

(4)在所述步骤(3)得到的石墨烯-硅酸溶胶中滴加硝酸银溶液，进行络合反应，静置后烘干，得到前驱体；