[发明专利]一种Ag@g-PAN/g-C3

说明书

本发明公开一种Ag@g‑PAN/g‑C₃N₄光催化剂的制备方法，将聚丙烯腈和三聚氰胺在常温下溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，并掺入适量银纳米颗粒分散液，经低温退火后，得到具有高效光吸收效应且化学性质极为稳定的银基光催化剂。本发明以银纳米颗粒为基底，通过复合石墨化聚丙烯腈和石墨化氮化碳，利用Ag对PAN的自催化作用及其相互作用，实现了用g‑PAN选择性包裹Ag纳米粒子。本发明不仅通过引入氮化碳提高了催化剂的光催化性能，并且利用银纳米颗粒和g‑PAN之间的核壳结构保证了银纳米颗粒的化学稳定性，提高了光催化剂的使用寿命，这在废水处理、新能源产氢、复合材料、电池和非稀贵金属的利用等领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，特别是一种Ag@g-PAN/g-C₃N₄光催化剂的制备方法。

背景技术

高效光催化剂的研究是提高能源利用效率的重点所在，近年来，金属纳米材料的局部表面等离子体共振（LSPR）越来越受人们关注，LSPR可被用于提高各种光催化效率。与贵金属金、铂相比，成本相对低廉易获得的银纳米颗粒受到了广泛研究。银因其诱人的光催化性能而受到越来越多的关注，但由于银纳米颗粒在空气中较易氧化，导致光催化效果大幅降低。因此，通过使用简单易行、便捷可推广的制造技术获得化学性质稳定、高效的铜基光催化剂在太阳能利用方面是一个极具吸引力的探索领域。

目前报道的基于LSPR效应制备的贵金属基光催化剂成本较高，化学性质的稳定性也有待提高，因此本发明着眼于寻找一种成本低廉、方法可行的稳定的银基光催化剂制备技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定的银基光催化剂：Ag@g-PAN/g-C₃N₄的制备方法，针对目前银纳米颗粒较易氧化，生产成本高等问题，实现低成本高效催化降解有机染料的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种Ag@g-PAN/g-C₃N₄光催化剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）在磁力搅拌条件下混合AgNO₃溶液、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇溶液；

（2）将步骤（1）混合物加热反应一段时间后降至室温，加入大量丙酮得到银纳米颗粒。

（3）将步骤（2）混合得来含有银纳米粒子的分散液离心洗涤保留下部银纳米颗粒，并将其分散于乙醇溶液中；

（4）将聚丙烯腈和三聚氰胺溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶液中；

（5）将步骤（3）得到的分散液与步骤（4）得到的溶液混合后搅拌均匀；

（6）对步骤（5）得到的分散液进行超声处理后离心；

（7）将步骤（6）得到的溶液放于管式炉中烧结得到产物。

步骤（1）AgNO₃的量为0.05g, 聚乙烯吡咯烷酮添加量为0.25g，乙二醇溶液为20ml。

步骤（2）混合物加热温度为135℃，升温速率为10℃/min，反应时间为2h；丙酮加入量为100ml。

步骤（4）中需要添加0.1g聚丙烯腈、0.005g三聚氰胺与26ml N,N-二甲基甲酰胺。

步骤（7）烧结过程分两阶段进行，需要先在150℃下加热30min，以使挥发性溶液挥发，后一阶段的退火温度为650℃，退火时间为2h。

步骤（7）烧结过程中样品的烧结气氛需要控制为Ar（80%）和H₂（20%）气流。

本发明的有益效果为：