[发明专利]一种铬酸钆/银/磷酸银复合物光催化剂及其在VOCs净化中的应用

说明书

本发明公开了一种铬酸钆/银/磷酸银复合物光催化剂及其在VOCs净化中的应用，该复合物的表述方式为GdCrO₃/Ag/Ag₃PO₄。制备方法如下：1）按照1:1的比例取钆源和铬源于研钵中，加入适量的尿素，研磨均匀后置于特定气氛中高温中焙烧，得到铬酸钆；2）在铬酸钆上负载银颗粒，得铬酸钆/银复合物；3）在铬酸钆/银上负载磷酸银，得到铬酸钆/银/磷酸银复合物。本发明制得的GdCrO₃/Ag/Ag₃PO₄中的单质Ag在可见光激发下发生等离子共振而产生热电子‑空穴对。热电子‑空穴对连接了能隙分离的半导体GdCrO₃和Ag₃PO₄而不牺牲它们的氧化或还原电位，从而强化了复合物的光催化氧化还原能力。GdCrO₃/Ag/Ag₃PO₄被用于光催化降解有机污染物。它在可见光照射及温和反应条件下，如90^oC，完全催化净化甲苯、二甲苯和苯等典型有机气体污染物。

技术领域

本发明涉及一种铬酸钆/银/磷酸银复合物光催化剂及其在VOCs净化中的应用，属于光催化材料和环境保护技术领域。

背景技术

光催化降解污染物技术具有条件温和反应能耗低等特点，是最有应用前景的技术之一。但传统光催化剂，如TiO₂，存在光生电子-空穴对的快速复合、量子产量低和净化效率低等问题。复合物异质体系的构建被认为是降低光生电子-空穴对复合率的有效方法，例如通过构建Z型异质结In₂O₃-Ag-Ag₃PO₄（Chemical Engineering Journal,2017, 320, 644-652.），或传统II型异质结Ag₂S/Ag₃PO₄ （Applied Catalysis B: Environmental, 2017,209, 566-578.）都能提升Ag₃PO₄上光生电子-空穴对的分离效率。然而，这些现有异质体系构建思路和技术普遍存在牺牲其组成单体原有的氧化或还原电位的情况，未能有效提升光催化净化有机污染物的性能。

发明内容

针对以上光催化领域中复合物异质体系所面临的问题，本发明提供了一种铬酸钆/银/磷酸银复合物光催化剂(GdCrO₃/Ag/Ag₃PO₄)及其制备方法和应用。所述复合物催化剂中，以催化剂的重量为100%计，单质Ag的重量分数为0.1%~20%，磷酸银的重量分数为1%~40.0%。所述复合物中的单质Ag在可见光激发下发生等离子共振作用产生热电子-空穴对以接收Ag₃PO₄产生的光生电子，并将其传递到GdCrO₃的光生空穴上，将能隙分离的GdCrO₃和Ag₃PO₄连接起来并充分利用了各自的氧化或还原电位，制备高效GdCrO₃/Ag/Ag₃PO₄复合物光催化材料。

上述的铬酸钆/银/磷酸银复合物光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照1:1的比例取钆源和铬源于研钵中，加入适量的尿素，研磨均匀后置于特定气氛中高温焙烧，得到铬酸钆；

（2）在铬酸钆上负载银颗粒，得铬酸钆/银复合物；

（3）在铬酸钆/银上负载磷酸银，得到铬酸钆/银/磷酸银复合物。