CN106076373A - 一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法 - Google Patents

一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106076373A
CN106076373A CN201610442112.1A CN201610442112A CN106076373A CN 106076373 A CN106076373 A CN 106076373A CN 201610442112 A CN201610442112 A CN 201610442112A CN 106076373 A CN106076373 A CN 106076373A
Authority
CN
China
Prior art keywords
agbr
catalysis material
nabr
heterojunction structure
preparation
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.)
Granted
Application number
CN201610442112.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106076373B (zh
Inventor
喻泽斌
刘晴
胡晓
李明洁
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.)
Guangxi University
Original Assignee
Guangxi 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 Guangxi University filed Critical Guangxi University
Priority to CN201610442112.1A priority Critical patent/CN106076373B/zh
Publication of CN106076373A publication Critical patent/CN106076373A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106076373B publication Critical patent/CN106076373B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/06Halogens; Compounds thereof
    • B01J27/125Halogens; Compounds thereof with scandium, yttrium, aluminium, gallium, indium or thallium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明属于光催化材料研发技术领域,具体涉及利用一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法。一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料,是由Ga2O3、AgNO3和NaBr制备而成,所述的Ga2O3、AgNO3和NaBr的摩尔比为n(Ga2O3):n(AgNO3):n(NaBr)=1:2:2。本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料显著改善了光生载流子的分离,大大提高了材料的光催化性能,在254nm的紫外光照射下,以Ag/AgBr/Ga2O3为光催化剂降解甲基橙,30min降解率达89%;而以Ag/AgBr和Ga2O3为催化剂,60min降解率分别为74%和48%;本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料的制备方法在室温常压下即可完成实施,成本低、操作简便,易于工业化生产。

Description

一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法
技术领域
本发明属于光催化材料研发技术领域,具体涉及利用一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展,人们生活水平不断提高,健康意识也不断加强,最求健康的生存环境已成为人们的目标。过去,污水处理的常见方法是投加絮凝剂,但该方法存在投加量多、反应时间长、处理效果差等问题,使得清洁高效、无二次污染的光催化技术受到越来越多的关注。基于半导体的光催化技术以其可在室温下反应、能将大部分有机污染物彻底矿化为二氧化碳和水、清洁环保、效率高等特性,被认为是一种理想的环境污染治理技术,常用的光催化剂是TiO2。氧化镓(Ga2O3)是一种新型的宽禁带半导体光催化剂(Eg=4.8eV),其导带电位比TiO2导带电位低,而其价带电位比TiO2价带电位高,因此,理论上Ga2O3的还原和氧化性能均优于TiO2,在光催化技术中更适于难降解有机污染物的处理。然而,宽带隙和较高的光生载流子复合率限制了Ga2O3的光催化活性。为解决这些问题,可通过与窄带隙的半岛体复合,有助于Ga2O3光生电子向窄带隙半导体的导带转移,避免了电子-空穴对的复合,从而改善光量子效率,提高Ga2O3的光催化活性。
近年来,溴化银(AgBr)作为一种新兴的光催化材料受到人们的广泛关注,其禁带宽度为2.7eV,能够被可见光激发出电子-空穴对,是宽带隙材料的有利复合型催化剂。AgBr的光敏性能使其稳定性能较差,在光照下其表面的Ag+会被光生电子还原为Ag单质,形成Ag/AgBr,从而改善其稳定性能。由于Ag的费米能级低于AgBr的导带电位,因此AgBr表面的光生电子能转移到Ag单质的表面,从而提高AgBr光生电子和空穴的分离效率。
发明内容
为了克服现有技术中氧化镓载流子复合率高的问题,本发明提供一种成本低廉的高效Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法。本发明的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料可显著改善氧化镓载流子的分离,提高材料的光催化性能;其制备过程简单,操作容易,适合工业化生产。
为了实现上述发明目的,本发明采用以下技术方案:
一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料,是由Ga2O3、AgNO3和NaBr制备而成,所述的Ga2O3、AgNO3和NaBr的摩尔比为n(Ga2O3):n(AgNO3):n(NaBr)=1:2:2。
本发明还提供了所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将Ga2O3粉末加入到50mL的银源前驱物中,超声,使Ga2O3粉末均匀分散在银源前驱物中,待超声完毕后,再磁力搅拌10-30min,得到混合溶液;
(2)称取NaBr,将其溶解于50mL去离子水中,得到NaBr溶液;边搅拌边将NaBr溶液滴加到步骤(1)中所得的混合溶液中,滴加完毕后,磁力搅拌,即可得到AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂;
(3)将AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂溶解到50mL去离子水中,通入N2曝气20-30min以去除水中溶解氧,气流量为40mL/min,用紫外灯对其进行光还原处理,使其界面原位形成Ag纳米粒子,即得到Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料。
作为优选,步骤(1)中所述的银源前驱物为AgNO3溶液,其浓度为0.1mol/L。
作为优选,步骤(1)中Ga2O3的量按比例n(Ga2O3):n(AgBr)=1:2计算。
作为优选,步骤(1)中超声的时间为20-30min。
作为优选,步骤(2)中NaBr的量为n(NaBr):n(AgNO3)=1:1。
作为优选,步骤(2)中磁力搅拌的时间为1-2h。
作为优选,步骤(2)中的操作需在避光下进行。
作为优选,步骤(3)中所述的紫外灯的波长254nm。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1.本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料显著改善了光生载流子的分离,大大提高了材料的光催化性能,在254nm的紫外光照射下,以Ag/AgBr/Ga2O3为光催化剂降解甲基橙,30min降解率达89%;而以Ag/AgBr和Ga2O3为催化剂,60min降解率分别为74%和48%。
2.本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料的制备方法在室温常压下即可完成实施,成本低、操作简便,易于工业化生产。
附图说明
图1是本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料产品的场发射扫描电子显微镜图;
图2是本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料产品的X-射线衍射图;
图3是本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料产品的紫外-可见漫反射图;
图4是本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料产品的光催化降解甲基橙的光催化活性图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和本质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换,均属于本发明的范围。
实施例1
一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料,是由Ga2O3、AgNO3和NaBr制备而成,所述的Ga2O3、AgNO3和NaBr的摩尔比为n(Ga2O3):n(AgNO3):n(NaBr)=1:2:2。
所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将Ga2O3粉末加入到50mL的银源前驱物中,超声,使Ga2O3粉末均匀分散在银源前驱物中,待超声完毕后,再磁力搅拌10min,得到混合溶液;所述的银源前驱物为AgNO3溶液,其浓度为0.1mol/L;Ga2O3的量按比例n(Ga2O3):n(AgBr)=1:2计算;超声的时间为20min;
(2)称取NaBr,将其溶解于50mL去离子水中,得到NaBr溶液;边搅拌边将NaBr溶液滴加到步骤(1)中所得的混合溶液中,滴加完毕后,磁力搅拌,即可得到AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂;NaBr的量为n(NaBr):n(AgNO3)=1:1;磁力搅拌的时间为1h;该步骤中的操作需在避光下进行;
(3)将AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂溶解到50mL去离子水中,通入N2曝气20min以去除水中溶解氧,气流量为40mL/min,用紫外灯对其进行光还原处理,使其界面原位形成Ag纳米粒子,即得到Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料;所述的紫外灯的波长254nm。
实施例2
一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料,是由Ga2O3、AgNO3和NaBr制备而成,所述的Ga2O3、AgNO3和NaBr的摩尔比为n(Ga2O3):n(AgNO3):n(NaBr)=1:2:2。
所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将Ga2O3粉末加入到50mL的银源前驱物中,超声,使Ga2O3粉末均匀分散在银源前驱物中,待超声完毕后,再磁力搅拌30min,得到混合溶液;所述的银源前驱物为AgNO3溶液,其浓度为0.1mol/L;Ga2O3的量按比例n(Ga2O3):n(AgBr)=1:2计算;超声的时间为30min;
(2)称取NaBr,将其溶解于50mL去离子水中,得到NaBr溶液;边搅拌边将NaBr溶液滴加到步骤(1)中所得的混合溶液中,滴加完毕后,磁力搅拌,即可得到AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂;NaBr的量为n(NaBr):n(AgNO3)=1:1;磁力搅拌的时间为2h;该步骤中的操作需在避光下进行;
(3)将AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂溶解到50mL去离子水中,通入N2曝气30min以去除水中溶解氧,气流量为40mL/min,用紫外灯对其进行光还原处理,使其界面原位形成Ag纳米粒子,即得到Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料;所述的紫外灯的波长254nm。
实施例3
一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料,是由Ga2O3、AgNO3和NaBr制备而成,所述的Ga2O3、AgNO3和NaBr的摩尔比为n(Ga2O3):n(AgNO3):n(NaBr)=1:2:2。
所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将Ga2O3粉末加入到50mL的银源前驱物中,超声,使Ga2O3粉末均匀分散在银源前驱物中,待超声完毕后,再磁力搅拌20min,得到混合溶液;所述的银源前驱物为AgNO3溶液,其浓度为0.1mol/L;Ga2O3的量按比例n(Ga2O3):n(AgBr)=1:2计算;超声的时间为25min;
(2)称取NaBr,将其溶解于50mL去离子水中,得到NaBr溶液;边搅拌边将NaBr溶液滴加到步骤(1)中所得的混合溶液中,滴加完毕后,磁力搅拌,即可得到AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂;NaBr的量为n(NaBr):n(AgNO3)=1:1;磁力搅拌的时间为1.5h;该步骤中的操作需在避光下进行;
(3)将AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂溶解到50mL去离子水中,通入N2曝气25min以去除水中溶解氧,气流量为40mL/min,用紫外灯对其进行光还原处理,使其界面原位形成Ag纳米粒子,即得到Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料;所述的紫外灯的波长254nm。
使用上述实施例1-3得到的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料在254nm的紫外光照射下,以Ag/AgBr/Ga2O3为光催化剂降解甲基橙,对其降解能力进行分析,结果表1所示。
表1本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料的性能分析
处理 30min甲基橙降解率(%) 60min甲基橙降解率(%)
实施例1 89 95
实施例2 90 94
实施例3 91 96
对照1 65 74
对照2 32 48
注:对照1采用的光催化剂为Ag-AgBr;对照2采用的光催化剂为Ga2O3
由表1、图4可知,本发明实施例1-3中所述的Ag/AgBr/Ga2O3为光催化剂降解甲基橙,30min降解率达89%以上,60min降解率达94%以上;而对照1中30min降解率达65%,60min降解率达74%;对照2中30min降解率达32%以上,60min降解率达48%。
综上所述,本发明提供的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料显著改善了光生载流子的分离,大大提高了材料的光催化性能;本发明的Ag/AgBr/Ga2O3光催化材料的制备方法在室温常压下即可完成实施,成本低、操作简便,易于工业化生产。

Claims (9)

1.一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料,是由Ga2O3、AgNO3和NaBr制备而成,其特征在于,所述的Ga2O3、AgNO3和NaBr的摩尔比为n(Ga2O3):n(AgNO3):n(NaBr)=1:2:2。
2.根据权利要求1所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将Ga2O3粉末加入到50mL的银源前驱物中,超声,使Ga2O3粉末均匀分散在银源前驱物中,待超声完毕后,再磁力搅拌10-30min,得到混合溶液;
(2)称取NaBr,将其溶解于50mL去离子水中,得到NaBr溶液;边搅拌边将NaBr溶液滴加到步骤(1)中所得的混合溶液中,滴加完毕后,磁力搅拌,即可得到AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂;
(3)将AgBr/Ga2O3异质结构光催化剂溶解到50mL去离子水中,通入N2曝气20-30min以去除水中溶解氧,气流量为40mL/min,用紫外灯对其进行光还原处理,使其界面原位形成Ag纳米粒子,即得到Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料。
3.根据权利要求2所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的银源前驱物为AgNO3溶液,其浓度为0.1mol/L。
4.根据权利要求2所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中Ga2O3的量按比例n(Ga2O3):n(AgBr)=1:2计算。
5.根据权利要求2所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中超声的时间为20-30min。
6.根据权利要求2所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中NaBr的量为n(NaBr):n(AgNO3)=1:1。
7.根据权利要求2所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中磁力搅拌的时间为1-2h。
8.根据权利要求2所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中的操作需在避光下进行。
9.根据权利要求2所述的Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的紫外灯的波长254nm。
CN201610442112.1A 2016-06-20 2016-06-20 一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法 Active CN106076373B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610442112.1A CN106076373B (zh) 2016-06-20 2016-06-20 一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610442112.1A CN106076373B (zh) 2016-06-20 2016-06-20 一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106076373A true CN106076373A (zh) 2016-11-09
CN106076373B CN106076373B (zh) 2018-05-22

Family

ID=57236824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610442112.1A Active CN106076373B (zh) 2016-06-20 2016-06-20 一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106076373B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108636454A (zh) * 2018-04-12 2018-10-12 常州大学 一种基于金属有机骨架材料uio-66(nh2)复合光催化剂的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102671651A (zh) * 2012-06-07 2012-09-19 浙江大学 以PEG作为模板剂制备介孔β-Ga2O3纳米棒光催化剂的方法
CN105060389A (zh) * 2015-07-16 2015-11-18 广西大学 一种贵金属掺杂氧化镓光催化降解水中全氟辛酸的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102671651A (zh) * 2012-06-07 2012-09-19 浙江大学 以PEG作为模板剂制备介孔β-Ga2O3纳米棒光催化剂的方法
CN105060389A (zh) * 2015-07-16 2015-11-18 广西大学 一种贵金属掺杂氧化镓光催化降解水中全氟辛酸的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAIMEI CHEN ET AL.: "In situ ionic-liquid-assisted synthesis of plasmonic photocatalyst Ag/AgBr/g-C3N4 with enhanced visible-light photocatalytic activity", 《CATALYSIS TODAY》 *
RONGFANG DONG ET AL.: "AgBr@Ag/TiO2 core-shell composite with excellent visible light photocatalytic activity and hydrothermal stability", 《CATALYSIS COMMUNICATIONS》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108636454A (zh) * 2018-04-12 2018-10-12 常州大学 一种基于金属有机骨架材料uio-66(nh2)复合光催化剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106076373B (zh) 2018-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shehu Imam et al. Photocatalytic degradation of ciprofloxacin in aqueous media: A short review
López-Muñoz et al. Mercury removal from aqueous solutions of HgCl2 by heterogeneous photocatalysis with TiO2
Zheng et al. Effect of different type of scavengers on the photocatalytic removal of copper and cyanide in the presence of TiO 2@ yeast hybrids
Fernández-Catalá et al. g-C3N4-based direct Z-scheme photocatalysts for environmental applications
Sun et al. Construction of microspherical flower-like Zn3In2S6-BGQDs/AgBr S-scheme heterojunction for photocatalytic elimination of nitrofurazone and Cr (VI)
Ibhadon et al. Photocatalytic activity of surface modified TiO2/RuO2/SiO2 nanoparticles for azo-dye degradation
CN103449504B (zh) 一种氧化锌纳米盘/石墨烯复合材料及其制备方法
Barzegar et al. Electrochemical synthesis of Zn: ZnO/Ni2P and efficient photocatalytic degradation of Auramine O in aqueous solution under multi-variable experimental design optimization
Amir et al. Effective adsorption and photodegradation of methyl orange by TiO2-chitosan supported glass plate photocatalysis
CN105013536B (zh) 一种含有铜离子‑硫醇络合物的可见光催化体系、制备方法及制氢方法
CN105251483B (zh) 一种可控制备Ag修饰TiO2纳米花光催化剂的方法
Shen et al. Carbon dot–doped titanium dioxide sheets for the efficient photocatalytic performance of refractory pollutants
CN111836785A (zh) 利用超声波作用和/或光催化反应进行水处理的方法以及系统
Pouretedal et al. Preparation and characterization of Zr and Sn doped TiO2 nanocomposite and photocatalytic activity in degradation of tetracycline
CN106076373A (zh) 一种Ag/AgBr/Ga2O3异质结构光催化材料及其制备方法
Zhu et al. Combined the Photocatalysis and Fenton-like Reaction to Efficiently Remove Sulfadiazine in Water Using g-C3N4/Ag/γ-FeOOH: Insights Into the Degradation Pathway From Density Functional Theory
Kerwald et al. Influence of silver nanoparticle deposition on self-assembled thin films of weak polyelectrolytes/TiO2 for bezafibrate photodegradation through central composite experimental design
Li et al. Research progress, trends, and updates on pollutants removal by Bi2WO6-based photocatalysts under visible light irradiation
Padervand Ionic liquid mediated synthesis of AgBr–Ag3PO4 nanostructures as highly efficient visible-light photocatalysts
Miao et al. Accelerated Fenton degradation of azo dye wastewater via a novel Z-scheme CoFeN-gC 3 N 4 heterojunction photocatalyst with excellent charge transfer under visible light irradiation
CN105170162A (zh) 一种具有可见光催化活性的CdS/石墨烯材料的制备方法
Islam et al. Performance of EDTA modified magnetic ZnFe2O4 during photocatalytic reduction of Cr (VI) in aqueous solution under UV irradiation
Kartal Temel et al. Photocatalytic TiO2-catalyzed degradation of bromophenol blue-mediated Mo (VI)-peroxo complexes in the presence of SDS
Wang et al. Novel Ag@ Nh2-Uio-66 (Zr) Photocatalyst with Controllable Charge Transfer Pathways for Efficient Cr (Vi) Remediation
CN106315949A (zh) 一种絮凝沉淀-芬顿氧化-光催化降解深度处理有机废水工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant