CN103272623A

CN103272623A - 一种立方磷酸银光催化剂的制备方法

Info

Publication number: CN103272623A
Application number: CN2013102466054A
Authority: CN
Inventors: 滕飞; 李敏; 王盈伟; 王骏; 陈敏东
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明提供一种立方磷酸银光催化剂的制备方法，该方法简单易行，制备的催化剂稳定性好，结构新颖，催化活性高，是一种具有完全{100}面暴露的单晶磷酸银光催化剂。该方法的具体步骤如下：1）取硝酸银溶液，在搅拌条件下加入氨水；2）然后加入磷酸氢二钠溶液；3）搅拌5min后，离心分离，沉淀洗涤1-5次后，在烘箱45°C条件下烘干。其中，氨水与硝酸银的摩尔比为1：（17～22），硝酸银溶液与磷酸氢二钠溶液的体积比为3：2。所述硝酸银溶液的浓度为0.3mol/L；所述氨水质量分数为28%；所述磷酸氢二钠溶液的浓度为0.15mol/L。

Description

一种立方磷酸银光催化剂的制备方法

技术领域：

本发明涉及一种新型催化剂，具体为一种立方磷酸银光催化剂的制备方法，属化工领域。

背景技术:

人类社会和经济可持续发展日益面临能源短缺和环境恶化两大问题，正处在城镇化和工业化加速发展阶段的中国，对清洁能源及环境保护技术的研发需求尤为紧迫。理论上，从自然界获取可以利用太阳光能量并低成本制取氢能源是解决上述问题的理想途径，发展相关技术和新材料有广阔前景（张彤，2009）。

1972年日本科学家Fujishima等发现TiO₂单晶电级可以实现光催化分解水（FujishimaA,1972），后来又发现纳米TiO₂具有光催化降解有机物的能力，TiO₂成为材料领域的研究热点，但TiO₂的禁带宽度为3.2eV，其对应的吸收波长为387.5nm,光吸收仅局限于紫外光区。但这部分光仅占照射到地面太阳光谱的5%，且TiO₂量子效率最多不高于28%，综合起来太阳能的利用效率仅在1%左右，利用效率很低。为解决这个问题，科学家经过不断研究，提出两种途径：一是对二氧化钛等传统光催化材料进行掺杂和改性，二是开发新的光催化材料，使其能对可见光响应。二氧化钛的掺杂和改性已经取得一些成果，但效果并不显著。

在开发新的半导体光催化剂上，日本物质与材料研究机构光触媒材料中心的叶金花主任等着眼于目前无人问津的磷酸银。根据调查其在可见光照射下的水分解性能和涂料分解性能等实验结果，查明了其光氧化性能是目前所知的光催化剂的数十倍。因此磷酸银有望成为应用广泛的新型光催化剂。

磷酸银催化降解有机污染物的速度与晶体形貌有一定关系，传统的球形磷酸银降解有机物的速率比较慢，磷酸银的催化活性有待进一步提高，因此研究磷酸银简便的合成方法和提高其催化活性成为行业中研究的重点。

发明内容:

本发明提供一种立方磷酸银光催化剂的制备方法，该方法简单易行，制备的催化剂稳定性好，结构新颖，催化活性高，是一种具有完全{100}面暴露的单晶磷酸银光催化剂。

本发明的具体技术方案如下：

一种立方结构磷酸银光催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤:

1）取硝酸银溶液，在搅拌条件下加入氨水；

2）然后加入磷酸氢二钠溶液；

3）搅拌5min后，离心分离，沉淀洗涤1-5次后，在烘箱45°C条件下烘干。

其中，氨水与硝酸银的摩尔比为1：（17～22），硝酸银溶液与磷酸氢二钠溶液的体积比为3：2。

所述硝酸银溶液的浓度为0.3mol/L；所述氨水质量分数为28%；所述磷酸氢二钠溶液的浓度为0.15mol/L。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明制备的具有完全{100}面暴露的单晶磷酸银光催化剂，结构新颖，制备方法简单，光催化活性高。

与现有国内外相关文献相比，催化活性较高，降解有机污染物速度较快。晶体形貌为具有完全{100}面暴露的立方体单晶磷酸银。其中磷酸银为立方晶系中的体心立方结构。磷酸银立方晶体由 6 个｛100｝晶面包围构成。已经有文献证实其为完全{100}面暴露的单晶立方体型结构。可以从图2，图3看出。

本发明的制备方法在室温条件下进行，不需水浴加热，可节省能源，且制备过程简单易行，适于大批量工业化生产。

附图说明

图1为实施例一制备的立方结构磷酸银光催化剂的电镜图。

图2为实施例一制备的立方结构磷酸银光催化剂放大15000倍的磷酸银电镜图。

图3为实施例一制备的立方结构磷酸银光催化剂放大50000倍的磷酸银电镜图。

图4为本发明制备的立方磷酸银降解罗丹眀B溶液的浓度时间变化曲线图。

具体实施方式：

实施例一：

室温条件下，在烧杯中加入30ml浓渡为 0.3mol/L的硝酸银溶液，再加入的1.4mL 质量浓渡为28%的氨水，搅拌均匀形成混合溶液，在搅拌条件下加入20ml 0.15mol/L的磷酸氢二钠溶液，搅拌五分钟，离心洗涤沉淀，在烘箱中45℃条件下烘5小时，即得本发明立方磷酸银光催化剂。

由图1可见，本实例制备的立方磷酸银光催化剂具有完全{100}面暴露的。

其中，图2是本实例制备的立方磷酸银光催化剂放大15000倍的电镜图。图3是本实例制备的立方磷酸银光催化剂放大50000倍的电镜图。由图2和图3上可以清楚地看出所制备的立方磷酸银是完全{100}面暴露的单晶磷酸银。

实施例二：

室温条件下，在烧杯中加入30ml浓渡为 0.3mol/L的硝酸银溶液，再加入的1.45mL 质量浓渡为28%的氨水，搅拌均匀形成混合溶液，在搅拌条件下加入20ml 0.15mol/L的磷酸氢二钠溶液，搅拌五分钟，离心洗涤沉淀，在烘箱中45℃条件下烘5小时即可。

实施例三：

室温条件下，在烧杯中加入30ml浓渡为 0.3mol/L的硝酸银溶液，再加入的1.5mL 质量浓渡为28%的氨水，搅拌均匀形成混合溶液，在搅拌条件下加入20ml 0.15mol/L的磷酸氢二钠溶液，搅拌五分钟，离心洗涤沉淀，在烘箱中45℃条件下烘5小时即可。

测试实例一：

图4 是本发明实施例一制备的立方磷酸银降解罗丹明B的降解对比图。横坐标表示降解罗丹明B的时间，纵坐标表示降解过程中罗丹明B的浓度与初始浓度之比，具体操作步骤：取0.1g的立方磷酸银加入100ml浓度为10mg/L的罗丹明B中，避光搅拌60min，然后在可见光照射下，搅拌，每隔三分钟取一次样，离心取上层清液，测吸光度，记录数据，绘制成图。由图4可见实施例一制备的立方四叉型磷酸银在5分钟之内就基本把罗丹明B降解完全，由此可以得知此磷酸银催化剂具有较高的催化活性，其降解效果良好。

图4表示C/C₀相对于时间的曲线，以表征催化剂的催化活性，其中C₀为罗兰眀B的初始浓度，C为经过可见光照射一段时间后测量的罗兰眀的浓度，t为罗兰眀B浓度降到某个浓度所用时间。其中a为加入0.1g磷酸银后的降解曲线；b为单独不加催化剂的罗兰眀B溶液浓度随时间变化曲线。

注：光催化实验中，被降解有机物的吸光度值是用可见分光光度计测量的。运用朗伯比定律，当吸光物质和厚度相同时，可以用吸光度值的变化来表示溶液溶度的变化。根据罗丹明B溶液溶度的变化来表征催化剂的催化活性。

Claims

1.一种立方结构磷酸银光催化剂的制备方法，其特征是：该方法包括以下步骤:

1）取硝酸银溶液，在搅拌条件下加入氨水；

2）然后加入磷酸氢二钠溶液；

3）搅拌5min后，离心分离，沉淀洗涤1-5次后，在烘箱45°C条件下烘干；

2.根据权利要求1所述的立方结构磷酸银光催化剂的制备方法，其特征是：所述硝酸银溶液的浓度为0.3mol/L；所述氨水质量分数为28%；所述磷酸氢二钠溶液的浓度为0.15mol/L。