一种高活性溴化银类球形晶体及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高活性溴化银类球形晶体及其制备方法，该晶体具有类球面的弯曲晶面，将含溴的离子液溶解到去离子水中室温充分搅拌2～4h，再向上述搅拌后溶液中加硝酸银，搅拌1-2h混合均匀，将混合溶液放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在120-160℃下反应1-24h后冷却分离制得。本发明合成方法和步骤简单，制备产率高，可大量制备；合成的溴化银类球形晶体具有特殊的弯曲晶面，其表面活性较高，其在光照下形成的光催化剂在可见光区有很强的吸收。

权利要求

1.一种高活性溴化银类球形晶体的制备方法，其特征是，步骤如下：（1）将含溴的离子液溶解到去离子水中室温充分搅拌2～4h；所述的含溴的离子液为溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑；

（2）向上述搅拌后溶液中加硝酸银，含溴的离子液与去离子水、硝酸银的质量比例为

0.5：50～100：0.1～0.4；搅拌1～2h混合均匀；

（3）将混合溶液放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在120～160℃下反应1～24h，自然冷却后，离心分离、洗涤、干燥得产物。

说明书

一种高活性溴化银类球形晶体及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种溴化银晶体，特别涉及一种高活性类球体溴化银晶体及其制备方法，可用于可见光降解有机污染物的环保领域。

背景技术

[0002] 近年来，环境污染和能源短缺的窘迫现状已经越来越明显，并威胁到人类的健康和生存；而利用迅速发展起来的半导体光催化技术，可以有效的利用太阳光降解环境中的有机污染物。目前半导体光催化材料的研究，很大部分集中在对可见光响应的光催化材料制备探索，而溴化银由于其独特的光学性质，在可见光催化领域和杀菌领域有重要的应用。虽然溴化银已经成为了可见光光催化应用中非常重要的材料。但从目前溴化银的研究现状考虑，溴化银可以通过提高结晶质量和改变形貌来增加其在光催化中的活性。

[0003] 溴化银在可见光催化的应用在近几年得到了广泛的关注。《欧洲化学》(Chem.Eur.J.2009，15，1821-1824；Chem.Eur.J.2010，16，10327-10331)和《无机化学》(Inorg.Chem.2009，48，10697-10702)报道了溴化银在可见光光催化降解有机污染物和杀菌抑菌方面的应用。但是其报道的溴化银的制备方法比较复杂，都是通过多步的实验步骤才能达到想要的结果，而且在合成过程中前驱体的质量对合成出的样品的质量有重要的影响。因此，用简单的实验方法合成具有高活性形貌的溴化银晶体有重要的实际应用意义。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种的高活性溴化银类球形晶体及其制备方法，该类球形晶体具有类球形的弯曲晶面，光照下形成的光催化剂具有较高的光催化活性且较容易分离。

[0005] 一种高活性溴化银类球形晶体，该晶体具有类球面的弯曲晶面。

[0006] 上述溴化银类球形晶体直径为0.5～5μm，具有较高的表面活性，在光照下形成的光催化剂比较适合在实际用中降解有机污染物。

[0007] 上述高活性溴化银类球形晶体的制备方法，步骤如下：

[0008] (1)将含溴的离子液溶解到去离子水中室温充分搅拌2～4h；

[0009] (2)向上述搅拌后溶液中加硝酸银0.1～0.4g，搅拌1～2h混合均匀；

[0010] (3)将混合溶液放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在120～160℃下反应1～24h，自然冷却后，离心分离、洗涤、干燥得产物。

[0011] 所述的含溴的离子液与去离子水、硝酸银的质量比例关系范围为0.5∶50～100∶0.1～0.4。

[0012] 所述的含溴的离子液为溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑。

[0013] 上述溴化银类球形晶体光照下制得的光催化剂。

[0014] 催化剂的制备方法为：将上述溴化银类球形晶体加入去离子水中(质量比为0.2∶100)，在不断搅拌下用500W氙灯照射1h，过滤洗涤干燥得到。

[0015] 本发明的溴化银类球形晶体及其制备方法有以下优点：

[0016] 1.利用离子液溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑作为合成溴化银类球形晶体的溴源和晶体生长过程中的稳定剂，形成的溴化银类球形晶体的尺寸可很容易的调节；

[0017] 2.合成方法和步骤简单，制备产率高，可大量制备；

[0018] 3.合成的溴化银类球形晶体具有特殊的弯曲晶面，其表面活性较高，其在光照下形成的光催化剂在可见光区有很强的吸收；

[0019] 4.与普通水热合成的溴化银晶体形成的光催化剂相比，在可见光下溴化银类球形晶体形成的光催化剂的活性相对较高。

[0020] 对本发明提出的光催化活性的测试可用如下的方法进行：

[0021] 光催化测试在玻璃烧杯中(横断面30cm2，高5cm)常温常压下进行。光源选用500W氙灯。用甲基橙来评价样品的光催化活性。称取0.2g样品分散在100mL甲基橙溶液中(20mg/L)。光催化反应测试前，避光磁力搅拌30min使甲基橙在催化剂表面达到吸附平衡，通光后每隔5min取样5mL，离心分离，取上清液用紫外可见分光光度计测量吸光度。作为对比，用普通方法合成的溴化银晶体形成的光催化剂和N掺杂的TiO2在同等实验条件下进行了光催化活性测试。

[0022] 经光催化测试，溴化银类球形晶体形成的光催化剂可在5min将甲基橙降解完，普通沉淀法制备的溴化银形成的光催化剂在30min将甲基橙降解30％，N掺杂的TiO2在30min将甲基橙降解20％。可见用离子液合成的溴化银类球形晶体在光催化应用上与普通沉淀法制备的溴化银晶体和N掺杂的TiO2相比具有较高的活性。

附图说明

[0023] 图1为本发明实施例1产物的X射线图；

[0024] 图2为本发明实施例1产物的SEM图；

[0025] 图3为本发明实例1产物与形成的光催化剂以及N掺杂TiO2的紫外可见光漫反射吸收图；

[0026] 图4为本发明实施例2产物的X射线衍射图；

[0027] 图5为本发明实施例2产物的SEM图。具体实施方式：

[0028] 实施例1

[0029] 量取90ml去离子水加入到烧杯中，称取0.5g离子液加入到上述溶液，不断搅拌使离子液充分的溶解，随后将10ml含有0.4g硝酸银的溶液加入到上述溶液中，不断搅拌使溶液均匀。将混合物放入容积为120ml带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在160℃反应4小时，自然冷却至室温，用离心方法分离样品，并用去离子水和无水乙醇分别清洗样品3次，干燥24h，得到产物溴化银类球形晶体。

[0030] 取0.2g溴化银类球形晶体放入到100ml去离子水中，在500W氙灯照射下不断搅拌1h，然后过滤洗涤干燥形成光催化剂。

[0031] 附图1(a)为本实施例所得溴化银类球形晶体产物的X射线衍射图，由图可知，该产物各衍射峰均立方相的溴化银的标准卡片(JCPDS file no.79-149)(b)上的峰位相对应，无杂峰且衍射峰较强，说明产物为纯的立方相溴化银。附图2为本实施例所得溴化银类球形晶体产物的SEM图，由图可知球形颗粒的尺寸在1-2μm，晶体表面为球形弯曲晶面。附图3为本实施例所得产物(红)及其形成的光催化剂(黑)和N掺杂TiO2(蓝)的紫外可见漫反射吸收图的对比，可以看出溴化银类球形晶体转化成光催化剂后其在可见光区有较强的吸收，这归因于在转化成光催化剂银纳米颗粒的表面等离子体共振效应。

[0032] 以上的检测和分析综合的证明了本实施例得到的产物是立方相的类球形溴化银晶体。采用本发明方法制备的溴化银类球形晶体在转化为光催剂后有较强的可见光响应，且具有较高光催化效率，在光催化降解有机污染领域得到了有效地应用。

[0033] 实施例2

[0034] 量取50ml去离子水加入到烧杯中，称取0.5g离子液加入到上述溶液，不断搅拌使离子液充分的溶解，随后称取含有0.4g硝酸银的溶液50ml加入上述溶液中，不断搅拌使溶液均匀。将混合物放入容积为120ml带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在160℃反应8小时，自然冷却至室温，过滤样品，并用去离子水和无水乙醇分别清洗样品3次，真空干燥24小时。

[0035] 附图4为本实施例所得产物的X射线衍射图，由图知，该产物为纯的立方相的溴化银晶体。附图5为本实施例的产物的SEM图，由图5可以看出说的溴化银类球形晶体的尺寸达到3-5μm。尺寸增加的原因是反应时间的延长使晶体继续生长从而得到更大尺寸的溴化银类球形晶体。

[0036] 实施例3

[0037] 量取100ml去离子水加入到烧杯中，称取0.5g离子液加入到上述溶液，不断搅拌使离子液充分的溶解，随后称取0.1g硝酸银溶解上述溶液中，不断搅拌使溶液均匀。将混合物放入容积为120ml带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在120℃反应4h，自然冷却至室温，用离心方法分离样品，并用去离子水和无水乙醇分别清洗样品3次，干燥24h。