氯化银-磷酸银复合光催化剂及制备方法

摘要

本发明公开了一种氯化银-磷酸银复合光催化剂及其制备方法，所述的复合光催化剂中氯化银和磷酸银的摩尔百分比，即氯化银：磷酸银为1：0～0.3。其制备方法即首先制备出氯离子和磷酸根离子的混合溶液，然后向混合溶液中添加Ag+离子,便得到氯化银-磷酸银复合光催化剂。本发明的一种氯化银-磷酸银复合光催化剂，将其应用于光催化降解有机污染物亚甲基蓝，可以大幅提高氯化银光催化剂的反应活性。另外，本发明的氯化银-磷酸银复合光催化剂的制备方法简单易行，有利于大规模的推广。

权利要求

1.一种氯化银-磷酸银复合光催化剂，其特征在于对可见光催化剂氯化银进行磷酸银复合负载所得的催化剂，其中氯化银和磷酸银的摩尔百分比，即氯化银：磷酸银为1：0～

0.3。

2.如权利要求1所述的一种氯化银-磷酸银复合光催化剂，其特征在于所述的该催化剂的颗粒粒径为10～100nm。

3.如权利要求1或2所述的一种氯化银-磷酸银复合光催化剂的制备方法，步骤如下：将氯化钠及磷酸钠溶于去离子水中，搅拌，得到磷酸根离子和氯离子的混合溶液；

另取硝酸银溶于去离子水中，搅拌，得到银离子溶液；

所述的氯离子、磷酸根离子及银离子的摩尔比，即氯离子：磷酸根离子：银离子为1：

0～0.3：1～2；

将制得的银离子溶液在不间断搅拌状态下，缓慢滴入上述磷酸根离子和氯离子的混合溶液中，继续搅拌，使氯化银和磷酸银以沉淀形式产生，便得到本发明的氯化银-磷酸银复合光催化剂。

说明书

氯化银-磷酸银复合光催化剂及制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于环境污染治理中的光催化技术，具体涉及氯化银-磷酸银复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 光催化技术以其易操作、无污染、可直接利用太阳光等优点成为当前太阳能利用的研究热点之一。传统光催化剂TiO2以其价廉、无毒、稳定、催化活性好等优点，得到广泛关注。 但是由于TiO2的禁带宽度较宽，需要在波长小于400nm的紫外光的激发下才能显示光催化活性，其可以利用的太阳光能量仅占太阳光能量的4%左右。值得注意的是，可见光（400～750nm）占据太阳光总能量的43%，研制和开发高效的可见光光催化材料，拓展太阳光吸收的波长范围，成为目前光催化研究领域的研究热点。氯化银光催化剂是一种在可见光照射下具有光催化活性的光催化剂，但仍存在光催化活性较低的问题。

[0003]

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了提高氯化银光催化剂光催化活性而提供一种氯化银-磷酸银复合光催化剂。

[0005] 本发明的另一目的是提供上述的一种氯化银-磷酸银复合光催化剂的制备方法。该制备方法简单易行、不需要复杂昂贵的设备、合成条件温和。

[0006] 本发明的技术方案一种氯化银-磷酸银复合光催化剂，即可见光催化剂氯化银进行表面改性负载磷酸银所得的催化剂，其中氯化银和磷酸银的摩尔百分比，即氯化银：磷酸银为1：0～0.3。为非TiO2催化剂，是一种新型复合可见光催化剂。

[0007] 一种氯化银-磷酸银复合光催化剂的制备方法，步骤如下：将氯化钠及磷酸钠溶于去离子水中，搅拌，得到磷酸根离子和氯离子的混合溶液；
所述的氯盐及磷酸盐优选为其钠盐；
另取硝酸银溶于去离子水中，搅拌，得到银离子溶液；
所述的氯离子、磷酸根离子及银离子的摩尔比，即氯离子：磷酸根离子：银离子为1：
0～0.3：1～2；
将制得的银离子溶液在不间断搅拌状态下，缓慢滴入上述磷酸根离子和氯离子的混合溶液中，继续搅拌，使氯化银和磷酸银以沉淀形式产生，便得到氯化银-磷酸银复合光催化剂纳米颗粒。

[0008] 上述所得的氯化银-磷酸银复合光催化剂纳米颗粒的粒径为10～100nm。

[0009] 上述的一种氯化银-磷酸银复合光催化剂，应用于光催化降解有机污染物亚甲基蓝。

[0010] 本发明的有益效果本发明首次利用磷酸银对氯化银光催化剂进行表面改性，而得到一种氯化银-磷酸银复合光催化剂，将其应用于光催化降解有机污染物亚甲基蓝，可以大幅提高氯化银光催化剂的反应活性。其次本发明的氯化银-磷酸银复合光催化剂的制备方法简单易行，有利于大规模的推广。

附图说明

[0011] 图1、实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂及实施例2所得的氯化银可见光催化剂的X射线衍射（XRD）图，箭头标出为磷酸银的衍射峰图2、实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂及实施例2所得的氯化银可见光催化剂的紫外-可见吸收光谱
图3、实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂及实施例2所得的氯化银可见光催化剂进行光催化反应后的紫外-可见吸收光谱
图4、实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂及实施例2所得的氯化银可见光催化剂的光降解带色染料亚甲基蓝的催化活性情况，图中曲线a为没有催化剂时的亚甲基蓝光降解情况，曲线b是氯化银光催化剂光降解亚甲基蓝的情况, 曲线c是磷酸银/氯化银复合光催化剂光降解亚甲基蓝的情况
图5、实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂光降解带色染料亚甲基蓝的催化活性稳定性变化情况示意图。

具体实施方式

[0012] 下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但本发明不仅限于此。

[0013] 实施例1一种氯化银-磷酸银复合的可见光催化剂的制备，包括如下步骤：
称取1.1688g 即0.02mol NaCl固体，以及0.7602g即0.002mol的Na3PO4·12H2O溶于
200ml去离子水中，搅拌10min，得到磷酸根离子和氯离子的混合溶液；
另称取4.4166g 即0.026mol AgNO3溶于200ml去离子水中，搅拌十分钟，得到硝酸银溶液；
用滴管将硝酸银溶液缓慢滴加到上述所制备的磷酸根离子和氯离子的混合溶液中，滴加完毕后继续搅拌4～5小时，将悬浊液过滤、洗涤、60℃烘干、研磨得到黄色的Ag3PO4及AgCl的摩尔比，即氯离子：磷酸根离子为1：0.1 的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂纳米颗粒，其粒径为10～100nm。

[0014] 实施例2当负载的磷酸银的摩尔量为0时，即一种氯化银可见光催化剂的制备，包括如下步骤：
称取1.1688g 即0.02mol NaCl固体溶于200ml去离子水中，搅拌10min，得到氯化钠溶液;
另称取3.3974g 即0.02mol的AgNO3溶于200ml去离子水中，搅拌10min，得到硝酸银溶液;
用滴管将硝酸银溶液缓慢滴加到上述所制备的氯化钠溶液中，滴加完毕后继续搅拌
4～5小时，将悬浊液过滤、洗涤、60℃烘干、研磨得到黄色的氯化银可见光催化剂。

[0015] 图1为上述实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂以及实施例2所得的氯化银可见光催化剂的X射线衍射(XRD)图，通过与XRD数据库对比，可知实施例2所制备的氯化银为纯相，实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂是由氯化银和磷酸银两相复合构成。

[0016] 图2为上述实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂以及实施例2所得的氯化银可见光催化剂的紫外可见吸光光谱，从图2中可以看出，Ag3PO4/AgCl复合光催化剂在可见光区域（400～800nm）具有较弱的可见光吸收能力。

[0017] 应用实施例1Ag3PO4/AgCl复合光催化剂及AgCl光催化剂应用于光降解亚甲基蓝
将实施例1得到的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂及实施例2所得的AgCl光催化剂粉末进行亚甲基蓝光催化降解实验。

[0018] 分别称取0.1g Ag3PO4/AgCl复合光催化剂粉末及0.1gAgCl光催化剂粉末，分别到加入100 mL 亚甲基蓝溶液(20 mg/L)中，避光搅拌30 min，使亚甲基蓝溶液在催化剂表面达到吸附/脱附平衡；然后开启光源进行光催化反应，每隔3-10 min分别取3 mL反应液，经微孔过滤膜过滤，利用岛津UV2550分光光度计检测；
根据溶液640 nm处吸光度的变化来确定溶液中亚甲基蓝的浓度变化。光源利用300W 氙灯，使用滤光片使入射光为可见光（420nm～800nm）。 利用10cm高的水层滤掉光源中的红外线，防止反应液温度升高，使光降解反应温度稳定在室温状态。

[0019] 在光催化反应过程中，催化剂表面逐渐被贵金属Ag纳米颗粒(黑色)所覆盖，从而使Ag3PO4/AgCl复合光催化剂及AgCl光催化剂具有400～800nm可见光全光谱吸收的能力。

[0020] 图3为实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂以及实施例2所得的氯化银可见光催化剂，经过光催化降解亚甲基蓝反应后的紫外可见吸光光谱。从图3中可以看出，光诱导激发后，Ag3PO4/AgCl复合光催化剂在可见光区域（400～800nm）具有明显的可见光吸收能力。因此本发明的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂可以当做一种新型的可见光催化剂。

[0021] 亚甲基蓝的降解情况如图4所示，从图4中可以看出，当没有催化剂添加时，亚甲基蓝基本不降解（曲线a）；添加实施例2所得的光催化剂AgCl之后，亚甲基蓝在光照90 min后基本完全降解（曲线b）； 而添加实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂纳米颗粒为光催化剂，亚甲基蓝在光照45 min后基本完全降解（曲线c）。从图4中可以看出本发明的一种Ag3PO4/AgCl复合光催化剂具有高效的可见光光催化性能。

[0022] 应用实施例2Ag3PO4/AgCl复合光催化剂应用于光降解亚甲基蓝，测试其光催化活性的稳定性将实施例1所得的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂粉末进行亚甲基蓝光催化降解实验，操作步骤同应用实施例1，得到Ag3PO4/AgCl复合光催化剂光降解亚甲基蓝染料的第一次反应活性变化情况示意图如图5。

[0023] 待亚甲基蓝光催化降解实验反应结束后，将反应液过滤、干燥，得到Ag3PO4/AgCl复合光催化剂。

[0024] 将得到的Ag3PO4/AgCl复合光催化剂，加入100 mL 亚甲基蓝溶液(20 mg/L)中，避光搅拌30 min，使亚甲基蓝溶液在催化剂表面达到吸附/脱附平衡；然后开启光源进行光催化反应，每隔3-10 min取3 mL反应液，经微孔过滤膜过滤，利用岛津UV2550分光光度计检测；
根据溶液640 nm处吸光度的变化来确定溶液中亚甲基蓝的浓度变化，得到Ag3PO4/AgCl复合光催化剂光降解亚甲基蓝染料的第二次反应活性变化情况示意图如图5。

[0025] 从图5中可以看出，Ag3PO4/AgCl光催化降解亚甲基蓝的第二次反应活性和第一次反应活性变化较小。因此本发明的一种Ag3PO4/AgCl复合光催化剂可见光光催化用于降解亚甲基蓝染料的活性比较稳定。

[0026] 上述具体实施例只是用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。