CN105521808A - 可见光催化剂碳酸银的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在可见光下具有光催化活性的光催化剂碳酸银的制备方法，属于光催化领域。本发明以可溶性银盐和碳酸盐为反应物，应用离子交换共沉淀法或水热法，制备得到碳酸银沉淀，再经过滤、洗涤、干燥后即可得到碳酸银光催化剂。制备过程中，不掺杂任何牺牲剂，制备过程简单，产物Ag₂CO₃的光催化效率高，催化剂稳定性好，有利于生产实践的广泛应用。

Description

可见光催化剂碳酸银的制备方法

技术领域

本发明涉及光催化领域，更具体涉及一种可见光催化剂碳酸银的制备方法。

技术背景

自1972年Fujishima等发现了TiO₂光催化降解水以来，光催化技术已成为热点的研究领域。目前，这一领域的研究重点主要集中在环境治理方面，由于具有能降解绝大多数有机污染物且无二次污染、反应条件温和等优点，光催化技术成为前景较为看好的环境污染治理技术。在光催化领域，TiO₂的应用非常广泛，但它仅在紫外光范围有响应，对可见光的利用效率低，虽然改性后的TiO₂具有一定的可见光活性，但仍不能令人满意。如：有机染料光敏化的有机染料本身会发生降解等光化学反应，而贵金属沉积价格昂贵且易发生中毒而失活。因此，开发新型可见光催化剂，拓展太阳光吸收的波长范围，提高太阳能利用率，成为目前光催化研究的热点方向。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种可见光催化剂Ag₂CO₃的制备方法。本发明将沉淀法和水热法应用于Ag₂CO₃的制备，制备条件温和，成本低，操作简单，周期短，可见光催化效率高，有利于实际生产。

本发明技术的关键在于制备碳酸银光催化剂的过程中不掺杂任何牺牲剂，制备过程简单，产物Ag₂CO₃的光催化效率高，催化剂稳定性好。

本发明的优点在于：

碳酸银光催化剂的光催化性能高。在降解有机污染物的典型实验中，本发明制备的碳酸银光催化剂在500W可见光下，仅用15min的时间，就能将浓度为16mg/L的甲基橙溶液降解完毕。

碳酸银光催化剂稳定性强。目前所报道的光催化剂中，很多催化剂虽然具有较高的光催化活性，但是稳定性差，即重复利用率低，本发明制备的碳酸银光催化剂，重复使用6次后，光降解率仍然在90%以上。

碳酸银光催化剂的制备方法简单，成本低廉。本发明采用可溶性银盐和碳酸盐通过离子交换共沉淀法或水热法得到沉淀，再经过滤、洗涤、干燥即可得到可见光催化剂碳酸银。

本发明的技术方案是：

首先，将碳酸盐配置成浓度为0.05-1mol/L的碳酸盐溶液，然后用电位滴定仪以0.001～100ml/s的速度缓慢的将溶液滴加到浓度为0.05-2mol/L的可溶性银盐中，滴加完毕后，继续搅拌2.5h，或者将上述溶液与可溶性银盐直接混合，然后放在水热釜中，旋紧后在60-220℃范围内，加热1-72h，取出水热釜，冷却至常温。即分别用离子交换沉淀法或水热法得到碳酸银沉淀，再经过滤、洗涤、干燥即可得到具有可见光催化活性的Ag₂CO₃催化剂。

附图说明:

图1是本发明利用不同碳源制备的碳酸银催化剂对罗丹明B的降解率。（a-d：NaHCO₃、Na₂CO₃、NH₄HCO₃、(NH4)₂CO₃）

图2是本发明方法制备的Ag₂CO₃可见光催化剂的SEM图。

图3是本发明方法制备的Ag₂CO₃的紫外可见吸收光谱图。

图4是本发明方法制备的新鲜Ag₂CO₃和重复使用六次以后的Ag₂CO₃催化剂的X射线衍射(XRD)图。

图5是本发明方法制备的Ag₂CO₃和重复使用六次后的Ag₂CO₃催化剂在可见光条件下光催化降解甲基橙的曲线。

图6是本发明方法制备的Ag₂CO₃和重复使用六次后的Ag₂CO₃催化剂在可见光条件下光催化降解罗丹明B的曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明制备的碳酸银催化剂及其制备方法作进一步说明，但是本发明不仅限于下述实施例。

实施例1

首先，分别称取一定质量的氟化银和碳酸氢钠固体，然后分别用去离子水溶解，配成一定浓度的氟化银溶液和碳酸氢钠溶液，在磁力搅拌的条件下，将所述的碳酸氢钠溶液滴加入所述的氟化银溶液中，得到淡黄色浑浊液，滴加完毕后，在室温避光条件下继续磁力搅拌2.5h，沉淀经过滤、洗涤、50℃烘干、研磨得到具有可见光催化效应的碳酸银光催化剂。

实施例2

将上述实施方案1中的碳酸氢钠溶液和氟化银溶液直接混合，移入水热釜中，旋紧后在60-220℃范围内加热1-72h，取出水热釜，冷却至常温，得到沉淀，然后沉淀经过滤、洗涤、50℃烘干、研磨得到具有可见光催化效应的碳酸银光催化剂。

实施例3

将上述实施方案1中和实施方案2中的氟化银改为硝酸银或醋酸银，仍可得到沉淀，然后沉淀经过滤、洗涤、50℃烘干、研磨得到具有可见光催化效应的碳酸银光催化剂。

实施例4

将上述实施方案1中和实施方案2中的碳酸氢钠溶液改为碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钾、碳酸氢钾溶液，仍可得到沉淀，然后沉淀经过滤、洗涤、50℃烘干、研磨得到具有可见光催化效应的碳酸银光催化剂。

不同碳源（（碳酸氢钠，碳酸钠、碳酸铵，碳酸氢铵）制备的碳酸银催化剂对罗丹明B的降解率如图1。由图1可知，用碳酸钠制备的碳酸银催化剂降解速率相对较高，因此选用碳酸钠为碳源制备碳酸银催化剂。所得碳酸银粉末的扫描电镜图如图2所示。由图可见，粉末是粒径为0.1-10um左右斜方晶体结构的碳酸银。图3展示出本发明制备的碳酸银催化剂的紫外—可见吸收光谱图。图中显示，本发明制备的碳酸银催化剂在可见光区域(400-600nm)有强的吸收能力，因而其在可见光区光催化效果好。

实施例5

本发明方法制得的可见光催化剂Ag₂CO₃在可见光下降解甲基橙、罗丹明B两种典型的有机染料的能力和稳定性。

具体为：将体积为10ml，浓度为16mg/L的甲基橙、罗丹明B两种典型的有机染料，分别加入装有0.1g可见光催化剂Ag₂CO₃的石英试管中，在500W氙灯作为光源（使用滤光片保证入射光为可见光，波长为420nm＜λ＜800nm）进行光催化实验，用UV-2550紫外可见光谱仪对降解过程的吸光度进行测量。每2min取一个样，离心分离后，取上层清液进行测量。实验结束后，将催化剂回收烘干，按照上述方法继续降解甲基橙和罗丹明B，依次重复，测其稳定性。

图4为本发明制备的新鲜碳酸银（a）和重复使用六次后的碳酸银(b)的XRD图。图四中的衍射峰非常窄而且尖锐，反映了本发明制备的碳酸银有很高的结晶度，没有其他杂质存在。重复使用六次后的碳酸银XRD图与新鲜的XRD图基本一致，反映出本发明制备的碳酸银催化剂稳定性较好，可重复使用。

图5，图6为本发明方法制备的新鲜Ag₂CO₃光催化剂和重复使用六次后Ag₂CO₃光催化剂在可见光条件下光催化甲基橙、罗丹明B的降解曲线。由图5可以看出在有催化剂作用下，新鲜碳酸银催化剂在12min后将甲基橙完全降解，经计算其降解率为91%；重复使用6次后，仍可在30min内将甲基橙降解完毕，经计算其降解率为87%。由图6，可以看出，新鲜碳酸银催化剂在14min后将罗丹明B完全降解，经计算其降解率为98%；重复使用6次后，32min后降解完全，经计算其降解率为62%。

综合上述，本发明方法制备的可见光催化剂碳酸银不仅具有高效的光催化活性，而且稳定性好，可重复利用性强，便于生产实践的应用。

Claims (2)

1.一种可见光催化剂碳酸银的制备方法，其特征在于：所述的碳酸银光催化为非TiO₂光催化剂；该碳酸银的制备方法为在可溶性银盐中加入碳酸盐，以此制得碳酸银催化剂；所述制备方法的步骤如下：(1)所述的可溶性银盐溶液、碳酸盐溶液的制备步骤分别为：将硝酸银或氟化银或醋酸银固体溶于去离子水中，搅拌15分钟，得到浓度为0.05-2mol/L的可溶性银盐溶液；将碳酸盐固体溶于去离子水中，搅拌15分钟，得到浓度为0.05-1mol/L的碳酸盐溶液。

2.溶液配置结束后，将碳酸盐溶液用电位滴定仪以0.001～100ml/s的速度滴加入可溶性银盐溶液中，滴加过程中保持搅拌，滴加结束后继续搅拌2.5h或转移入水热釜中，旋紧后加热至60-250℃，加热0.1-72小时，取出水热釜，冷却至常温,沉淀经过滤、洗涤、50℃烘干、研磨得到黄色、亮黄色或者浅黄色的所述碳酸银光催化剂且该催化剂为固体粉末状，它在可见光下能降解甲基橙、罗丹明B等各种有机污染物，该催化剂的稳定性强，可重复利用率高。