CN103480400B - 一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法 - Google Patents

一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103480400B
CN103480400B CN201310429225.4A CN201310429225A CN103480400B CN 103480400 B CN103480400 B CN 103480400B CN 201310429225 A CN201310429225 A CN 201310429225A CN 103480400 B CN103480400 B CN 103480400B
Authority
CN
China
Prior art keywords
zinc oxide
phosphate
silver
composite photocatalyst
photocatalyst material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310429225.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103480400A (zh
Inventor
杨小飞
刘瑞娜
李扬
秦洁玲
李�荣
包杰
樊丽娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201310429225.4A priority Critical patent/CN103480400B/zh
Publication of CN103480400A publication Critical patent/CN103480400A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103480400B publication Critical patent/CN103480400B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及光催化技术领域，特指一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法。步骤如下：将氧化锌在去离子水中超声分散得到氧化锌分散液；将硝酸银溶于去离子水中，在磁力搅拌条件下滴加到上述氧化锌分散液中，得到混合溶液，搅拌一段时间后；将配置好的磷酸盐溶液缓慢滴加到氧化锌和硝酸银的混合溶液中继续搅拌一段时间，滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌，产物抽滤后用无水乙醇和去离子水反复洗涤多次后真空干燥，得到磷酸银/氧化锌复合光催化材料。本发明的优点在于原料来源广泛、制备工艺简单可行、成本较低。所制备出的磷酸银/氧化锌复合材料在紫外光照射下对有机染料罗丹明B具有较好的光催化降解效果，该复合光催化材料在环境污染治理和净化以及环保功能材料等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，特指一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法，具体的说为一种用水溶液中离子交换法制备磷酸银/氧化锌复合光催化材料的方法。
背景技术
随着工业的发展，人类本已有限的水资源受到日益严重的污染，清除水体中的有毒有害化学物质如农药、有机染料等成为环保领域的重要工作，但目前水污染的处理方法大多是针对排放量大、浓度较高的污染物，对于水体中浓度低、难以转化的优先污染物的净化还无能为力，而80年代发展起来的光催化降解技术却为这一问题的解决提供了良好的途径。
氧化锌是一种光电性能独特的半导体材料，具有活性高、无污染、储量多、价格低廉等优点，但是由于氧化锌带隙较大（3.7eV），只能利用整个可见光光谱中4%左右的光来受激产生电子-空穴对，而且其能带结构容易使产生的载流子对发生复合，导致其光催化效率进一步降低，在扩展氧化锌可见光响应范围、延长载流子寿命的诸多尝试中，用窄带隙半导体材料与氧化锌复合形成具有异质结结构的半导体材料是一种行之有效的方法。
磷酸银是一种窄带隙半导体材料（2.4eV），具有强烈的可见光响应特性和高效的污染物催化降解性能，由于磷酸银与氧化锌相似的能带结构可以很好的匹配，将氧化锌纳米颗粒复合在磷酸银微粒上形成具有异质结结构的半导体光催化材料，不仅能够扩宽氧化锌的可见光响应范围，而且在可见光激励产生电子-空穴对时，氧化锌导带中的电子可以迅速转移到磷酸银的导带（导带：ZnO>Ag3PO4），磷酸银中的空穴迅速转移到氧化锌的价带（价带：Ag3PO4>ZnO），避免了光生载流子的快速复合，也防止了电子与磷酸银中的银离子发生还原反应使磷酸银发生分解，提高了光催化剂的催化效率并增强材料的循环稳定性；目前，以商业化氧化锌、硝酸银和磷酸盐为原料，通过水溶液中离子交换法快速制备磷酸银/氧化锌复合光催化材料，并将其应用于光催化降解有机污染物未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低廉、制备简单、绿色环保的磷酸银/氧化锌复合光催化材料的制备方法及其应用，克服现有功能材料成本高、净化效果差的缺陷，为低成本、高性能的环境净化材料的发展和应用奠定技术基础。
实现本发明所采用的技术方案为：一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料，通过水溶液中离子交换法制得，其特征在于，制备步骤如下：
(1)将氧化锌溶于去离子水中超声分散均匀得到氧化锌分散液；
(2)将硝酸银溶于去离子水中，搅拌均匀得到硝酸银溶液；将硝酸银溶液在磁力搅拌条件下滴加到氧化锌分散液中，溶液继续搅拌至均匀得到混合前驱体溶液A，混合前驱体溶液A中氧化锌的浓度为0.5-2wt%，硝酸银的浓度为0.15mol/L；
(3)将磷酸盐溶于去离子水中，得到浓度为0.15mol/L的磷酸盐溶液；
(4)在磁力搅拌条件下，将步骤(3)制备的磷酸盐溶液逐滴缓慢加入步骤(2)所制备的混合前驱体溶液A中，磷酸盐溶液与混合前驱体溶液A的体积比为1：3，反应体系中出现棕黄色浑浊，滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌30min-70min，所得产物抽滤后分别用无水乙醇和去离子水洗涤后干燥得到所述磷酸银/氧化锌复合光催化材料。
步骤2中的溶液继续搅拌至均匀得到混合前驱体溶液A指以100转/分钟的速率搅拌6-14小时得到混合前驱体溶液A。
步骤4中的滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌30min-70min指以200转/分钟的速率继续搅拌30min-70min。
步骤3中所述的磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠或磷酸钠。
所述复合光催化材料由磷酸银以及氧化锌两种材料复合而成，其中棒状的氧化锌纳米包裹在粒径为100-300nm的磷酸银颗粒表面。
本发明与现有的技术相比具有以下优点：
a)通过氧化锌对磷酸银的有效复合和结构调控，使所制备的复合材料对可见光的吸收和响应大大增强，太阳光利用率大幅提升，可见光光催化效果得到改善，可以高效地降解各类有机污染物；
b)通过磷酸银与氧化锌之间的协同效应，复合材料中磷酸银循环稳定性显著提高；
c)通过成本低廉的氧化锌和磷酸银的复合，在不降低复合材料性能的基础上，能够大大降低了复合材料的制备成本，而且该专利所报道的制备工艺简单易行，对能源消耗少，绿色经济。
附图说明
图1为磷酸银/氧化锌复合光催化材料的扫描电子显微镜图；
图2为磷酸银/氧化锌复合光催化材料的X射线衍射图；
图3为磷酸银/氧化锌复合光催化材料的紫外可见漫反射光谱图；
图4为磷酸银/氧化锌复合光催化材料在紫外光照射下对罗丹明B的光催化降解曲线图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
将150mgZnO溶于40ml去离子水中超声30分钟，得到ZnO分散液；称取1.529g硝酸银溶于20ml去离子水中，搅拌10分钟，得到硝酸银溶液，将上述硝酸银溶液在磁力搅拌的条件下逐滴加入到ZnO分散液中，以100转/分钟的速率搅拌6小时，形成混合前驱体溶液A；称取0.426gNa2HPO4固体溶于20ml去离子水中，超声溶解后得到磷酸氢二钠溶液，将配好的磷酸氢二钠溶液逐滴加入到混合前驱体溶液A中，反应体系中出现棕黄色浑浊，滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌30分钟，所得产物抽滤后分别用无水乙醇和去离子水洗涤后真空干燥。
实施例2
将300mgZnO溶于40ml去离子水中超声30分钟，得到ZnO分散液；称取1.529g硝酸银溶于20ml去离子水中，搅拌10分钟，得到硝酸银溶液，将上述硝酸银溶液在磁力搅拌的条件下逐滴加入到ZnO分散液中，以100转/分钟的速率搅拌8小时，形成混合前驱体溶液A；称取0.426gNa2HPO4固体溶于20ml去离子水中，超声溶解后得到磷酸氢二钠溶液，再将配好的磷酸氢二钠溶液逐滴加入到混合溶液A中，反应体系中出现棕黄色浑浊，滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌40分钟，所得产物抽滤后分别用无水乙醇和去离子水洗涤后真空干燥。
实施例3
将600mgZnO溶于40ml去离子水中超声30分钟，得到ZnO分散液；称取1.529g硝酸银溶于20ml去离子水中，搅拌10分钟，得到硝酸银溶液；将上述硝酸银溶液在磁力搅拌的条件下逐滴加入到ZnO分散液中，以100转/分钟的速率搅拌10小时，形成混合前驱体溶液A；称取0.426gNa2HPO4固体溶于20ml去离子水中，超声溶解后得到磷酸氢二钠溶液，再将配好的磷酸氢二钠溶液逐滴加入到混合溶液A中，反应体系中出现棕黄色浑浊，滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌50分钟，所得产物抽滤后分别用无水乙醇和去离子水洗涤后真空干燥。
实施例4
将900mgZnO溶于40ml去离子水中超声30分钟，得到ZnO分散液；称取1.529g硝酸银溶于20ml去离子水中，搅拌10分钟，得到硝酸银溶液；将上述硝酸银溶液在磁力搅拌的条件下逐滴加入到ZnO分散液中，以100转/分钟的速率搅拌12小时，形成混合前驱体溶液A；称取0.426gNa2HPO4固体溶于20ml去离子水中，超声溶解后得到磷酸氢二钠溶液，再将配好的磷酸氢二钠溶液逐滴加入到混合溶液A中，反应体系中出现棕黄色浑浊，滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌60分钟，所得产物抽滤后分别用无水乙醇和去离子水洗涤后真空干燥。
实施例5-12
以下实施例与实施例1的不同之处在于所使用的ZnO质量、磷酸盐种类以及质量有所不同，具体见表1所示，其余与实施例1中所述相同。
表1
此外，本发明所制备出的磷酸银/氧化锌复合光催化材料同时被用于有机染料罗丹明B的光催化降解实验，具体过程和步骤如下：
将50mg的磷酸银/氧化锌复合光催化剂分散于100毫升25mg/L的罗丹明B溶液中后超声10分钟，混合均匀的分散液转移到紫外光催化反应器中的石英瓶中，黑暗条件下搅拌30分钟使其达到吸附平衡后打开紫外光源，每隔10分钟用注射器抽取4mL照射后的混合分散液转移到标记的离心管中，1小时后关闭紫外光源，将所有的离心管中的样品离心分离，离心后所得到的上层清液进一步转移到石英比色皿中在紫外-可见分光光度计上测定不同光催化时间下的吸光度，从而得到各个时间段下磷酸银/氧化锌复合光催化材料在紫外光照射下对罗丹明B的光催化降解曲线图。
图1为所制备的磷酸银/氧化锌复合材料的扫描电镜图，从图中我们可以看出，大量棒状的氧化锌纳米颗粒吸附在磷酸银表面上；图2为所制备的磷酸银/氧化锌复合材料的X射线衍射图，经过与标准卡片对比，衍射图中所有的衍射峰均很好的对应于响应的磷酸银和氧化锌材料；图3为所制备的磷酸银/氧化锌复合材料的紫外可见漫反射光谱图，从图中我们可以看出，该复合材料在紫外可见光区(200-800nm)具有较好的吸收，吸光度均超过0.2。
图4为所制备出的磷酸银/氧化锌复合光催化材料在紫外可见光条件下(200-800nm)对罗丹明B的光催化降解曲线图，从图4中可以看出，该复合材料在可见光照射20分钟后对罗丹明B的降解率超过90%，在紫外光照射40分钟后对罗丹明B的降解率达到100%，光催化降解曲线图表明磷酸银/氧化锌复合光催化材料在紫外光照射下对罗丹明B具有较好的光催化降解效果。

Claims (4)

1.一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料的制备方法，所述复合光催化材料由磷酸银以及氧化锌两种材料复合而成，其中棒状的氧化锌纳米包裹在粒径为100-300nm的磷酸银颗粒表面；在200-800nm的紫外可见光区具有较好的吸收，吸光度均超过0.2；所述复合光催化材料在200-800nm的紫外可见光激发下对有机染料罗丹明B具有高效的光催化降解效果：对浓度为25mg/L的罗丹明B溶液，在可见光照射20分钟后对罗丹明B的降解率超过90%，在可见光照射40分钟后对罗丹明B的降解率达到100%，其特征在于包括如下步骤：
(1)将氧化锌溶于去离子水中超声分散均匀得到氧化锌分散液；
(2)将硝酸银溶于去离子水中，搅拌均匀得到硝酸银溶液；将硝酸银溶液在磁力搅拌条件下滴加到氧化锌分散液中，溶液继续搅拌至均匀得到混合前驱体溶液A，混合前驱体溶液A中氧化锌的浓度为0.5-2wt%，硝酸银的浓度为0.15mol/L；
(3)将磷酸盐溶于去离子水中，得到浓度为0.15mol/L的磷酸盐溶液；
(4)在磁力搅拌条件下，将步骤(3)制备的磷酸盐溶液逐滴缓慢加入步骤(2)所制备的混合前驱体溶液A中，磷酸盐溶液与混合前驱体溶液A的体积比为1：3，反应体系中出现棕黄色浑浊，滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌30min-70min，所得产物抽滤后分别用无水乙醇和去离子水洗涤后干燥得到所述磷酸银/氧化锌复合光催化材料。
2.如权利要求1所述的一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的溶液继续搅拌至均匀得到混合前驱体溶液A指以100转/分钟的速率搅拌6-14小时得到混合前驱体溶液A。
3.如权利要求1所述的一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠或磷酸钠。
4.如权利要求1所述的一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌30min-70min指以200转/分钟的速率继续搅拌30min-70min。
CN201310429225.4A 2013-09-22 2013-09-22 一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN103480400B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310429225.4A CN103480400B (zh) 2013-09-22 2013-09-22 一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310429225.4A CN103480400B (zh) 2013-09-22 2013-09-22 一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103480400A CN103480400A (zh) 2014-01-01
CN103480400B true CN103480400B (zh) 2016-01-20

Family

ID=49821186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310429225.4A Expired - Fee Related CN103480400B (zh) 2013-09-22 2013-09-22 一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103480400B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105536828A (zh) * 2015-12-16 2016-05-04 同济大学 银-磷酸银-氧化锌三元异质复合结构及其制备方法
CN106492852A (zh) * 2016-10-19 2017-03-15 常州大学 一种氧化锌复合磷酸钇催化剂的制备方法
CN106513026A (zh) * 2016-10-19 2017-03-22 常州大学 一种氧化铁/磷酸钇复合催化剂的制备方法
CN106378167B (zh) * 2016-10-19 2019-03-22 常州大学 一种氧化铁氧化铜复合磷酸钇催化剂的制备方法
CN106492853A (zh) * 2016-10-19 2017-03-15 常州大学 一种二氧化钛复合磷酸钇催化剂的制备方法
CN106492857A (zh) * 2016-10-19 2017-03-15 常州大学 一种氧化钴复合磷酸钇催化剂的制备方法
CN106391087B (zh) * 2016-10-19 2018-10-16 常州大学 一种硝酸氧铋复合磷酸钇催化剂的制备方法
CN106492858A (zh) * 2016-10-19 2017-03-15 常州大学 一种氧化镍氧化铜复合磷酸钇催化剂的制备方法
CN106540721A (zh) * 2016-10-19 2017-03-29 常州大学 一种氧化铜复合磷酸钇催化剂的制备方法
CN106423230B (zh) * 2016-10-19 2018-10-16 常州大学 一种氧化镍复合磷酸钇催化剂的制备方法
CN106391068B (zh) * 2016-10-19 2018-10-16 常州大学 一种氧化锰/磷酸钇复合催化剂的制备方法
CN109292811A (zh) * 2018-10-24 2019-02-01 东北石油大学 静电纺丝法制备尺寸均匀的ZnO纳米颗粒及其应用
CN109622042B (zh) * 2018-11-12 2022-01-25 东莞理工学院 一种聚3-己基噻吩包覆磷酸银复合多孔氧化锌光催化剂的制备方法
CN109999867A (zh) * 2019-04-28 2019-07-12 浙江理工大学 一种柔性碳纤维布@BiOCl@Ag3PO4光催化复合材料及其制备方法
CN114433147A (zh) * 2022-02-26 2022-05-06 广东工业大学 碳布负载氧化锌/磷酸银复合光催化材料的制备方法
CN114700093B (zh) * 2022-05-10 2023-06-23 北方民族大学 一种用于降解废水中四环素的光催化材料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103120944A (zh) * 2012-11-28 2013-05-29 江苏大学 一种磷酸银立方体/p25双功能复合材料及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012228659A (ja) * 2011-04-26 2012-11-22 Sharp Corp 水浄化装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103120944A (zh) * 2012-11-28 2013-05-29 江苏大学 一种磷酸银立方体/p25双功能复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZnO与TiO2的光催化及其光电转换耦合性能的比较;谢炜;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20101215(第12期);正文第2.3.2，2.3.4节 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103480400A (zh) 2014-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103480400B (zh) 一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法
CN103480399B (zh) 一种微纳结构磷酸银基复合可见光催化材料及其制备方法
CN103480398B (zh) 一种微纳结构石墨烯基复合可见光催化材料及其制备方法
CN103433060B (zh) 核-壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂及其制备方法与应用
CN103521163B (zh) 一种菊花结构纳米复合材料的制备方法
CN108855164A (zh) 一种碳布负载MoS2/Ag3PO4复合光催化材料的制备方法
CN102580714A (zh) 一种氧化石墨烯/磷酸银复合可见光催化剂及其制备方法
CN103801284A (zh) 一种钒酸铋-石墨烯复合光催化剂的制备方法
CN107754822A (zh) 一种基于CdSe/BiOCl复合光催化剂的制备及其应用
CN103785429B (zh) 一种磷酸银/石墨烯/二氧化钛纳米复合材料及制备方法
CN104014355A (zh) 一种可见光催化剂的制备方法
CN106693996B (zh) 硫化铋-铁酸铋复合可见光催化剂的制备方法及其应用
CN108654642B (zh) 可见光响应的高效复合光催化剂Ag2O/α-FeOOH的制备方法
CN111001407B (zh) 一种ZnO/Au/MnOx光催化剂的制备方法
CN104128180A (zh) 电子束辐照法合成氧化亚铜/石墨烯光催化复合纳米材料的方法
CN107081137B (zh) 木质素接枝膨润土负载纳米零价铁复合材料及其制备方法
CN105056986A (zh) 一种制备片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法及催化剂用途
CN111054403A (zh) 一种钨酸铋/溴化铅铯量子点复合光催化剂及其制备方法和应用
CN103521247B (zh) 一种自组装磷酸银基复合可见光催化材料的制备方法
CN104368369B (zh) 一种磷酸银-硫化镉复合可见光光催化剂的制备方法
CN103785425A (zh) 一种花状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法及应用
CN105170144A (zh) 锆、银共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂
CN103599801A (zh) 一种磷酸银基复合可见光催化材料及其制备方法
CN104826639B (zh) 磷酸银/还原石墨烯/二氧化钛纳米复合材料及制备方法
CN110227525A (zh) 一种二维光催化材料及其制备方法、以及其应用方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160120

Termination date: 20180922