CN107376951A - 一种太阳光催化多孔玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳光催化多孔玻璃，通过将钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后进行水热反应，实现AgX@Ag晶粒在钠硼硅多孔基质玻璃孔隙表面的原位复合，得到表面负载AgX@Ag晶粒的太阳光催化多孔玻璃。所述太阳光催化多孔玻璃在太阳光或紫外光照射下均可催化分解有机物，表现出优异的光催化性能；适用于光催化、光化学、生物医学工程及生物传感器等领域，同时为玻璃获得光催化性能的改进手段提供新的思路和方法。
Description
技术领域
本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种太阳光催化多孔玻璃及其制备方法。
背景技术
环境和能源是直接影响人类生存和发展的重大问题，我国在这方面所面临的挑战尤为严峻。光催化技术可以直接利用太阳能降解和矿化环境中的各种有机和无机污染物，可将低密度的太阳能通过光催化转化成高密度可储存的氢能，被认为是解决环境和能源问题最有希望的途径之一，具有广阔的发展前景。
光催化技术的核心是光催化材料，传统的光催化材料一般采用具有较大带隙的金属氧化物或硫化物半导体化合物，比如TiO2，这类材料有着难以克服的不足之处：(1)光响应范围窄。以TiO2为代表的传统光催化材料(带隙能大于3.0eV)只有在紫外光照射下才具有光催化活性。而太阳光的主要能量在可见光区(占太阳光能量的46％)，紫外光区的能量仅占4％。要打破制约光催化材料应用的瓶颈，必须拓宽光催化材料的光响应范围，提高光催化材料对可见光的利用率。(2)量子产率低。光催化的基本原理在于半导体在光激发下产生电子-空穴对，光生电子-空穴由于具有高的还原和氧化能力而能降解污染物或水分子。但由于材料本身的限制，产生的电子-空穴对数量较少，或电子-空穴对产生后迅速复合，导致光催化材料整体的量子转化效率低。因此，探索具有可见光响应的新型半导体材料体系、拓宽光催化剂的光响应范围、促进光生电子与空穴的分离一直是光催化领域的研究焦点。
在玻璃表面制备透明TiO2薄膜的方法有许多种，如化学气相沉积法，磁控溅射法，溶胶-凝胶法等。但所制备的TiO2薄膜通常没有好的光催化活性，原因是如用化学气相沉积或磁控溅射制备的TiO2薄膜通常是非晶态，或者薄膜中锐钛矿相的含量低，而且薄膜是致密的，比表面积低，所以这样制备的TiO2薄膜的光催化活性不高或没有光催化活性，因而该TiO2镀膜玻璃不具备自洁性能。虽然溶胶-凝胶法制备工艺简单，膜的相结构和组成可以控制，如控制为100％的锐钛矿相，且薄膜具有多孔结构，但是玻璃中的钠离子在热处理时扩散进入新制备的TiO2薄膜中，大大的降低了TiO2薄膜的光催化活性。
因此有必要进一步对新型太阳光催化玻璃的组成、结构或制备工艺进行探索和优化，具有重要的研究和实际应用意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳光催化多孔玻璃，其玻璃表面具有多孔结构，且多孔孔隙中负载AgX@Ag晶粒，在太阳光照射下具有优异的光催化性能，实现多孔玻璃的自清洁性能，可应用于光催化、光化学、生物医学工程及生物传感器等领域，且涉及的制备方法简单、可控，为光催化玻璃的结构及制备提供新的思路和方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种太阳光催化多孔玻璃，其特征在于，它为钠硼硅多孔基质玻璃的孔隙表面负载AgX@Ag晶粒形成的复合材料；所述钠硼硅多孔基质玻璃的孔径为5-30μm，AgX@Ag晶粒负载于钠硼硅多孔基质玻璃的孔隙中，所述AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为50-1200nm。
上述方案中，所述钠硼硅多孔基质玻璃的制备方法如下：
1)原料称取，按配比称取钠硼硅酸盐基玻璃的各组分，各组分所占质量百分比包括：SiO260-65％，B2O3 26-32％，Na2O 4-10％；其中外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的0-10％；将称取的各组分混合、研磨，得混合原料；
2)将所得混合原料以2-5℃/min的速率升温至1430-1480℃保温1-3h，所得玻璃液进行浇注成形，然后在540-560℃条件下退火1-3h，得钠钙硅玻璃；
3)将所得钠钙硅玻璃切割成片状，表面经抛光、清洗后待用；
4)将经步骤3)处理的将所得钠钙硅玻璃片以2-5℃/min的速率升温至580-640℃保温2-12h，然后随炉冷却至室温；然后置于氢氟酸中进行预处理，清洗待用；
5)将氢氟酸预处理后的钠钙硅玻璃片置于盐酸中，然后水浴加热至80-100℃进行酸侵析反应，侵析时间为12-36h；最后经清洗、干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃。
优选的，所述所述TiO2的添加量为各组分总质量的1-5％。
上述方案中，步骤5)中所述盐酸浓度为0.5-1.5mol/L。
上述一种太阳光催化多孔玻璃的制备方法，包括如下步骤：1)配制AgX@Ag前驱体溶液；2)将钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，加热进行水热反应，然后进行冷却、清洗、干燥得所述太阳光催化多孔玻璃。
上述方案中，所述AgX@Ag前驱体溶液的制备方法包括如下步骤：
1)分别配制含PVP的AgNO3水溶液、卤盐水溶液、PDDA水溶液和还原剂水溶液；
2)将配制的含PVP的AgNO3水溶液与PDDA水溶液混合搅拌均匀，得悬浮液I；
3)再将RX水溶液和还原剂溶液加入所得悬浮液I中，继续搅拌均匀，即得所述AgX@Ag前驱体溶液。
上述方案中，所述卤盐的化学表达式为RX，其中R为Na或K，X为Cl、Br或I；所述还原剂为葡萄糖或碳酸氢钠。
上述方案中，所述含PVP的AgNO3水溶液中，AgNO3的浓度为0.01-0.5mol/L，AgNO3与PVP的质量比为1:2.5-3.5；卤盐水溶液中卤盐的浓度为0.01-0.25mol/L；PDDA水溶液的浓度为0.01-0.25mol/L；还原剂水溶液的浓度为0.05-0.5mmol/L；所述含PVP的AgNO3水溶液、卤盐水溶液、PDDA水溶液和还原剂水溶液的体积比为5:5:(1～2):(10～20)。
上述方案中，步骤2)中所述水热反应温度为160-200℃，时间为12-36h。
上述方案所述太阳光催化多孔玻璃在太阳光照射下能够催化降解甲基橙，表现出优异的光催化性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明提供了一种钠硼硅多孔基质玻璃的表面负载AgX@Ag晶粒的太阳光催化多孔玻璃，通过将钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后进行水热反应，实现AgX@Ag晶粒在钠硼硅多孔基质玻璃表面的原位复合，所得复合材料在太阳光或紫外光照射下均可催化分解有机物，表现出良好的光催化性能；为太阳光催化多孔玻璃的制备工艺提供了一条全新思路。
2)本发明可实现钠硼硅多孔基质玻璃负载AgX@Ag晶粒的形貌可控和粒径可控调节；AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸在50-1200nm范围内可调。
3)本发明涉及的制备方法简单、产物结构可控，重复性好，适合推广应用。
4)本发明所得太阳光催化多孔玻璃实现了钠硼硅多孔基质玻璃与AgX@Ag晶粒的有效复合，所得复合材料可表现出优异的光催化性能，适用于光催化剂、医学工程、生物工程、光化学及生物传感器等领域。
附图说明
图1为本发明实施例1所得太阳光催化多孔玻璃未经过太阳光照射在5000倍下的(a)扫描电镜图及(b)能谱图。
图2为本发明实施例1所得太阳光催化多孔玻璃在紫外光下光催化不同时间的紫外可见光吸收光谱。
图3为本发明实施例2所得太阳光催化多孔玻璃经过太阳光光催化反应后在5000倍下的(a)扫描电镜图及(b)能谱图。
图4为本发明实施例2中太阳光催化多孔玻璃在太阳光下光催化不同时间的紫外可见光吸收光谱。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 63％，B2O3 30％，Na2O 7％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的1％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以2℃/min的升温速度加热到1450℃保温1h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(550℃下保温2h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以3℃/min的升温速度加热到620℃进行分相热处理，处理时间为2h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于1mol/L盐酸中，水浴加热至95℃，进行酸侵析24h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.04mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.04mol/L的NaCl水溶液、0.04mol/L的PDDA水溶液及0.04mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与2ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml NaCl水溶液和30ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在180℃下反应24h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
图1位本实施例所得太阳光催化多孔玻璃在5000倍下的扫描电镜图(a)及能谱图见图；图中能谱图取点处为扫描电镜图中白色黑圈圆点颗粒处，由能谱图可知白色颗粒处含有较多的Ag和Cl，所得能谱图中各原子所占百分比见表1。
表1实施例1所得能谱图中各原子所占百分比
经检测，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃表面的孔径为10.23-15.56μm，玻璃表面孔隙中AgX@Ag晶粒呈类球状，晶粒尺寸为100-340nm。
将本实施例所得太阳光催化多孔玻璃放入10mg/L的甲基橙溶液中，并在紫外光下照射，测试其光催化性能结果见图2，图中在465nm左右均出现了甲基橙的吸收峰，且随着时间的推移，吸收峰的强度越来越弱，表明甲基橙被逐步分解，进而说明太阳光催化多孔玻璃在紫外光下表现出光催化性能。
实施例2
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 62％，B2O3 29％，Na2O 9％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的2％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以4℃/min的升温速度加热到1460℃保温1h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(540℃下保温2.5h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以5℃/min的升温速度加热到630℃进行分相热处理，处理时间为4h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于0.7mol/L盐酸中，水浴加热至85℃，进行酸侵析16h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.01mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.01mol/L的NaCl水溶液、0.01mol/L的PDDA水溶液及0.05mol/L的NaHCO3溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与2ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml NaCl水溶液和30mlNaHCO3溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在160℃下反应12h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
图3位本实施例所得太阳光催化多孔玻璃在5000倍下的扫描电镜图(a)及能谱图见图；图中能谱图取点处为扫描电镜图中白色黑圈圆点颗粒处，由能谱图可知白色颗粒处含有较多的Ag和Cl，所得能谱图中各原子所占百分比见表2。
表2实施例2所得能谱图中各原子所占百分比
经检测，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃表面的孔径为14.53-18.95μm，玻璃表面孔隙所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为550-1200nm。
将本实施例所得太阳光催化多孔玻璃放入10mg/L的甲基橙溶液中，并在太阳光下照射，测试其光催化性能结果见图4，图中在465nm左右均出现了甲基橙的吸收峰，且随着时间的推移，吸收峰的强度越来越弱，表明甲基橙被逐步分解，进而说明太阳光催化多孔玻璃在紫外光下表现出光催化性能。
实施例3
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 61％，B2O3 31％，Na2O 8％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的3％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以4℃/min的升温速度加热到1450℃保温2h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(560℃下保温3h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以5℃/min的升温速度加热到640℃进行分相热处理，处理时间为6h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于0.9mol/L盐酸中，水浴加热至90℃，进行酸侵析20h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.07mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.07mol/L的NaCl水溶液、0.07mol/L的PDDA水溶液及0.1mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与3ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml NaCl水溶液和40ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在165℃下反应16h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
经测试，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃的孔径为15.52-19.65μm，玻璃空隙中所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为120-440nm。
实施例4
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 60％，B2O3 32％，Na2O 8％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的3％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以5℃/min的升温速度加热到1430℃保温2.5h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(555℃下保温2.5h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以2℃/min的升温速度加热到580℃进行分相热处理，处理时间为8h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于1.1mol/L盐酸中，水浴加热至95℃，进行酸侵析24h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.1mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.1mol/L的NaBr水溶液、0.1mol/L的PDDA水溶液及0.15mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与4ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml NaBr水溶液和20ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在170℃下反应20h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
经测试，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃的孔径为15.00-19.78μm，玻璃孔隙所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为430-990nm。
实施例5
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 64％，B2O3 29％，Na2O 7％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的4％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以4℃/min的升温速度加热到1480℃保温2h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(550℃下保温2h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以5℃/min的升温速度加热到600℃进行分相热处理，处理时间为10h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于1.3mol/L盐酸中，水浴加热至100℃，进行酸侵析28h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.15mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.13mol/L的KBr水溶液、0.13mol/L的PDDA水溶液及0.2mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与2.5ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml KBr水溶液和25ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在175℃下反应24h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
经检测，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃的孔径为16.93-20.34μm，玻璃孔隙中所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为443-1020nm。
实施例6
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 63％，B2O3 27％，Na2O 10％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的5％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以5℃/min的升温速度加热到1450℃保温1.5h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(550℃下保温2h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以2℃/min的升温速度加热到590℃进行分相热处理，处理时间为12h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于1.5mol/L盐酸中，水浴加热至100℃，进行酸侵析32h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.2mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.16mol/L的NaI水溶液、0.16mol/L的PDDA水溶液及0.25mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与3.5ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml NaI水溶液和35ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在180℃下反应28h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
经测试，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃的孔径为17.35-21.63μm，玻璃孔隙中所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为500-1040nm。
实施例7
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 65％，B2O3 26％，Na2O 9％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的6％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以5℃/min的升温速度加热到1480℃保温2h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(540℃下保温1h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以5℃/min的升温速度加热到630℃进行分相热处理，处理时间为10h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于1.5mol/L盐酸中，水浴加热至95℃，进行酸侵析36h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.25mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.19mol/L的KI水溶液、0.19mol/L的PDDA水溶液及0.3mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与3.5ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml KI水溶液和35ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在185℃下反应32h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
经测试，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃的孔径为19.33-22.42μm，玻璃孔隙中所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为530-1030nm。
实施例8
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 64％，B2O3 28％，Na2O 8％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的0％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以2℃/min的升温速度加热到1470℃保温1.5h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(550℃下保温1.5h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以4℃/min的升温速度加热到620℃进行分相热处理，处理时间为8h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于1.3mol/L盐酸中，水浴加热至90℃，进行酸侵析18h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.3mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.22mol/L的NaCl水溶液、0.22mol/L的PDDA水溶液及0.35mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与3ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml NaCl水溶液和35ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在190℃下反应36h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
经检测，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃的孔径为5.00-13.15μm，玻璃孔隙中所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为580-1070nm。
实施例9
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 63％，B2O3 31％，Na2O 6％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的8％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以4℃/min的升温速度加热到1440℃保温2.5h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(555℃下保温3h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以3℃/min的升温速度加热到620℃进行分相热处理，处理时间为6h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于1.1mol/L盐酸中，水浴加热至85℃，进行酸侵析22h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.35mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.25mol/L的NaBr水溶液、0.25mol/L的PDDA水溶液及0.4mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与4ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml NaBr水溶液和25ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在190℃下反应30h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
经检测，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃的孔径为20.63-25.85μm，玻璃孔隙中所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为600-1150nm。
实施例10
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 65％，B2O3 30％，Na2O5％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的9％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以5℃/min的升温速度加热到1470℃保温1.5h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(560℃下保温1.5h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以3℃/min的升温速度加热到610℃进行分相热处理，处理时间为4h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于0.9mol/L盐酸中，水浴加热至80℃，进行酸侵析26h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.4mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.25mol/L的KI水溶液、0.25mol/L的PDDA水溶液及0.45mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与2.5ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml KI水溶液和40ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在200℃下反应26h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
经检测，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃的孔径为25.84-29.24μm，玻璃孔隙中所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为610-1170nm。
实施例11
一种太阳光催化多孔玻璃，其制备方法包括如下步骤：
1)钠硼硅多孔基质玻璃的制备：按以下质量百分比称取钠硼硅多孔基质玻璃的各组分：SiO2 62％，B2O3 28％，Na2O10％；其中还外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的10％；将称取的各原料混合均匀，充分研磨，得混合原料；将所得混合原料置于坩埚中，加入电炉中以4℃/min的升温速度加热到1430℃保温3h进行熔制，所得玻璃液进行浇注成形、退火(550℃下保温1h)得钠钙硅玻璃；将所得钠钙硅玻璃切割成片状，对其表面进行抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；将所得钠钙硅玻璃片放入马弗炉中以5℃/min的升温速度加热到600℃进行分相热处理，处理时间为2h，随炉冷却至室温；将经分相热处理后的玻璃片放入4vol.％氢氟酸中预处理30s，用蒸馏水清洗后待用；然后置于0.5mol/L盐酸中，水浴加热至90℃，进行酸侵析12h；最后经清洗、烘箱干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃；
2)AgX@Ag前驱体溶液的制备：分别配制AgNO3浓度为0.5mol/L的含PVP的AgNO3水溶液(AgNO3与PVP的质量比为1:3)、0.25mol/L的NaCl水溶液、0.25mol/L的PDDA水溶液及0.5mol/L的葡萄糖溶液；将10ml含PVP的AgNO3溶液与2ml PDDA水溶液混合，磁力搅拌10min，混合均匀得悬浮液I；再将10ml NaCl水溶液和35ml葡萄糖溶液所得悬浮液I中，并磁力搅拌60min，混合均匀得所述AgX@Ag前驱体溶液；
3)将所得钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液中，然后放入高压釜中，在185℃下反应18h；自然冷却后，进行清洗干燥，即得所述太阳光催化多孔玻璃。
经检测，本实施例所得太阳光催化多孔玻璃的孔径为26.37-30.00μm，玻璃孔隙中所得AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为620-1025nm。
上述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种太阳光催化多孔玻璃，其特征在于，它为钠硼硅多孔基质玻璃的孔隙表面负载AgX@Ag晶粒形成的复合材料；所述钠硼硅多孔基质玻璃的孔径为5-30μm，AgX@Ag晶粒负载于钠硼硅多孔基质玻璃的孔隙中，所述AgX@Ag晶粒呈类正方体状或球状，晶粒尺寸为50-1200nm。
2.根据权利要求1所述的太阳光催化多孔玻璃，其特征在于，所述钠硼硅多孔基质玻璃的制备方法如下：
1)原料称取，按配比称取钠硼硅酸盐基玻璃的各组分，各组分所占质量百分比包括：SiO2 60-65％，B2O3 26-32％，Na2O 4-10％；其中外掺TiO2，TiO2的添加量为各组分总质量的0-10％；将称取的各组分混合、研磨，得混合原料；
2)将所得混合原料以2-5℃/min的速率升温至1430-1480℃保温1-3h，所得玻璃液进行浇注成形，然后在540-560℃条件下退火1-3h，得钠钙硅玻璃；
3)将所得钠钙硅玻璃切割成片状，表面经抛光、清洗后得钠钙硅玻璃片待用；
4)将经步骤3)处理的将所得钠钙硅玻璃片以2-5℃/min的速率升温至580-640℃保温2-12h，然后随炉冷却至室温；然后置于氢氟酸中进行预处理，清洗待用；
5)将氢氟酸预处理后的钠钙硅玻璃片置于盐酸中，然后水浴加热至80-100℃进行酸侵析反应，侵析时间为12-36h；最后经清洗、干燥，得钠硼硅多孔基质玻璃。
3.根据权利要求1所述的太阳光催化多孔玻璃，其特征在于，所述TiO2的添加量为各组分总质量的1-5％。
4.根据权利要求1所述的太阳光催化多孔玻璃，其特征在于，步骤5)中所述盐酸浓度为0.5-1.5mol/L。
5.权利要求1～4任一项所述太阳光催化多孔玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)配制AgX@Ag前驱体溶液；2)将钠硼硅多孔基质玻璃浸渍于AgX@Ag前驱体溶液，加热进行水热反应，然后进行冷却、清洗、干燥得所述太阳光催化多孔玻璃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述AgX@Ag前驱体溶液的制备方法包括如下步骤：
1)分别配制含PVP的AgNO3水溶液、卤盐水溶液、PDDA水溶液和还原剂水溶液；
2)将配制的含PVP的AgNO3水溶液与PDDA水溶液混合搅拌均匀，得悬浮液I；
3)再将RX水溶液和还原剂溶液加入所得悬浮液I中，继续搅拌均匀，即得AgX@Ag前驱体溶液。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述卤盐的化学表达式为RX，其中R为Na或K，X为Cl、Br或I；所述还原剂为葡萄糖或碳酸氢钠。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述含PVP的AgNO3水溶液中，AgNO3的浓度为0.01-0.5mol/L，AgNO3与PVP的质量比为1:2.5-3.5；卤盐水溶液中卤盐的浓度为0.01-0.25mol/L；PDDA水溶液的浓度为0.01-0.25mol/L；还原剂水溶液的浓度为0.05-0.5mmol/L；所述含PVP的AgNO3水溶液、卤盐水溶液、PDDA水溶液和还原剂水溶液的体积比为5:5:(1～2):(10～20)。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述水热反应温度为160-200℃，时间为12-36h。
10.权利要求1～4任一项所述太阳光催化多孔玻璃在光催化领域的应用。
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