CN107413384A - 银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，属于无机材料制备技术领域，以银的沉淀物为核，以聚吡咯为壳层，无需添加聚吡咯的引发剂，利用自然光实现表面的原位聚合制备了具备核壳结构的纳米复合材料。本发明采用室内光促进吡咯分子在银沉淀盐表面的原位聚合，聚吡咯层的厚度可控，使用量少，不引入由氧化剂所引起的杂质离子，所形成的核壳结构提高了二者的有效接触面积；工艺简便，成本低，对环境无害，可在常温下处理，适于大规模工业化生产，应用前景广泛；所得银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料性能优异，聚吡咯中的π‑π键及导电性提高了银沉淀盐的催化性能，对银沉淀盐表面的充分接触和银沉淀盐的结构起到了有效地保护作用。

Description

银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法
技术领域本
本发明属于无机材料制备技术领域，具体涉及一种银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法。
背景技术
当今社会，水污染问题日趋严峻，已经严重威胁人类的生存环境和身体健康。因此，对水中污染物的降解处理迫在眉睫。半导体光催化剂由于具有能耗低、环境友好、操作简单及无二次污染等优点受到广泛关注。近些年，半导体光催化剂诸如二氧化钛、氧化锌等引起了人们的重视，但是其光吸收限制在紫外区域，极大地限制了其发展。因此，研发制备出可见光催化剂已经成为目前科学研究和实际应用领域的研究热点和难点。
银的沉淀物具有优异的光催化性能，例如磷酸银、氧化银等。银沉淀物用作光催化材料时，由于容易导致光腐蚀，表面会形成具有化学惰性的银颗粒，使其催化性能降低。同时，银沉淀物在水中的部分溶解也会进一步导致其催化活性降低，而且循环稳定性较差。因此，人们采用将银的沉淀物与其他半导体材料进行复合的方法来提高催化活性和结构的稳定性。例如，发明专利(201510159088.6)报道了一种磷酸银/还原石墨烯/二氧化钛纳米复合材料及制备方法；发明专利(201410244835.1)报道了一种氧化银/钛酸钡超声光催化剂及其制备方法；发明专利(201510416867.X)报道了银/氯化银与二氧化钛复合异质结构纳米材料的制备方法；发明专利(201510140376.7)报道了一种聚吡咯/银@硫化银核壳结构纳米线的制备方法以及用途等。
虽然银沉淀物基复合材料会提高光催化性能和增加结构的稳定性，但是银沉淀物与其复合的材料间的接触并不充分，属于点对点的接触，只有在二者接触的界面处才能起到复合材料的协同效应。因此，这种不充分的接触方式不利于减少光催化过程中的光腐蚀，包覆物也难以对核心材料实现有效地保护。聚吡咯为一种导电聚合物，可以提高半导体材料的光催化性能。但是聚吡咯的聚合通常需要加入强氧化剂，使得产物中混入杂质，不利于催化剂的使用，而且，吡咯的使用量大，氧化剂的加入也会进一步增加成本。
发明内容
本发明提供了一种银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，其目的在于，采用以银沉淀盐为核，以聚吡咯为壳，制备了具有核壳结构的纳米复合材料，提高了二者的有效接触面积，吡咯的聚合采用自然光促进的表面原位聚合方法，减少了吡咯的使用量，制备方法及流程简单，成本低，并可规模化生产。
本发明银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，以银的沉淀物为核，以聚吡咯为壳层，无需添加聚吡咯的引发剂，利用自然光实现表面的原位聚合制备了具备核壳结构的纳米复合材料。
本发明所述的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将银的沉淀盐分散到水中，制备悬浮液A；
(2)将吡咯单体加入到水中，得到溶液B；
(3)将溶液B逐滴加入到悬浮液A中，得悬浮液C，避光条件下常温搅拌反应5-24h；
(4)将悬浮液C暴露于自然光下，常温搅拌反应0.5-3h，用水洗涤2-3次，在60-150℃干燥2-12h。
所述的银的沉淀盐为氯化银、溴化银、碘化银、碳酸银、草酸银、氧化银、磷酸银、硫氰化银、硫化银中的一种或几种的组合。
步骤(1)所述的银的沉淀盐：水的质量比为1：(10-1000)。
步骤(2)中所述的吡咯：水的质量比为1：(100-1000)。
步骤(3)中所述的的悬浮液A中的银的沉淀盐和溶液B中吡咯的质量比为(1-10)：1。
所述自然光为室内太阳光、室外太阳光或照明灯光中的一种。
所述的干燥方式为烘箱热干燥、微波干燥或热风干燥。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明采用自然光促进吡咯分子在银沉淀盐表面的原位聚合，聚吡咯层的厚度可控，使用量少，而且不引入由氧化剂所引起的杂质离子，所形成的核壳结构提高了二者的有效接触面积。
(2)制备方法及工艺简便，成本低，对环境无害，可在常温下处理，适于大规模工业化生产，应用前景广泛。
(3)制备所得的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料性能优异，聚吡咯中的π-π键及导电性提高了银沉淀盐的催化性能，对银沉淀盐表面的充分接触也对银沉淀盐的结构起到了有效地保护作用。
附图说明
图1是实施例1中磷酸银SEM图；
图2是实施例1中磷酸银@聚吡咯TEM图；
图3是实施例1中染料分子降解图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域专业人员做进一步了解，但并不因此限制本发明。
实施例1
本发明所述的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.05g磷酸银加入到25mL水中，得悬浮液A；
(2)将0.01mL吡咯单体加入到5mL水中，得到溶液B；
(3)将溶液B逐滴加入到悬浮液A中，得悬浮液C，避光常温搅拌12h，然后将悬浮液C置于室内光下2h，用水洗涤2次，90℃干燥6h，得磷酸银@聚吡咯核壳纳米复合材料。
由图1可知，磷酸银表面光滑。
由图2可知，磷酸银表面包覆了一层聚吡咯，厚度约为10nm。
由图3对罗丹明B的降解可知，磷酸银@聚吡咯核壳纳米复合材料可以明显提高对染料的降解效率。
实施例2
如实施例1所述，所不同的是加入0.05g氯化银，得到氯化银@聚吡咯核壳纳米复合材料。卤化银表面包覆的聚吡咯的厚度约为15nm。
实施例3
如实施例1所述，所不同的是加入0.05g氧化银，得到氧化银@聚吡咯核壳纳米复合材料。氧化银表面包覆的聚吡咯的厚度约为21nm。
实施例4
如实施例1所述，所不同的是加入0.05g碳酸银，得到碳酸银@聚吡咯核壳纳米复合材料。碳酸银表面包覆的聚吡咯的厚度约为5nm。
实施例5
如实施例1所述，所不同的是加入0.05g草酸银，得到草酸银@聚吡咯核壳纳米复合材料。草酸银表面包覆的聚吡咯的厚度约为5nm。
实施例6
如实施例1所述，所不同的是加入0.05g硫化银，得到硫化银@聚吡咯核壳纳米复合材料。硫化银表面包覆的聚吡咯的厚度约为30nm。
实施例7
如实施例1所述，所不同的是加入0.05g硫氰酸银，得到硫氰酸银@聚吡咯核壳纳米复合材料。硫氰酸银表面包覆的聚吡咯的厚度约为10nm。
实施例8
如实施例1所述，所不同的是加入0.01g磷酸银，得到磷酸银@聚吡咯核壳纳米复合材料。磷酸银表面包覆的聚吡咯的厚度约为50nm。
实施例9
如实施例1所述，所不同的是加入0.01g磷酸银，室内光照时间为3h，得到磷酸银@聚吡咯核壳纳米复合材料。磷酸银表面包覆的聚吡咯的厚度约为70nm。
实施例10
如实施例1所述，所不同的是加入0.1g磷酸银，吡咯为0.01mL，得到磷酸银@聚吡咯核壳纳米复合材料。磷酸银表面包覆的聚吡咯的厚度约为5nm。

Claims (8)

1.一种银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，以银的沉淀物为核，以聚吡咯为壳层，无需添加聚吡咯的引发剂，利用自然光实现表面的原位聚合制备了具备核壳结构的纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将银的沉淀盐分散到水中，制备悬浮液A；
(2)将吡咯单体加入到水中，得到溶液B；
(3)将溶液B逐滴加入到悬浮液A中，得悬浮液C，避光条件下常温搅拌反应5-24h；
(4)将悬浮液C暴露于自然光下，常温搅拌反应0.5-3h，用水洗涤2-3次，在60-150℃干燥2-12h。
3.根据权利要求1或2所述的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的银的沉淀盐为氯化银、溴化银、碘化银、碳酸银、草酸银、氧化银、磷酸银、硫氰化银、硫化银中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求2所述的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的银的沉淀盐：水的质量比为1：(10-1000)。
5.根据权利要求2所述的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的吡咯：水的质量比为1：(100-1000)。
6.根据权利要求2所述的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的的悬浮液A中的银的沉淀盐和溶液B中吡咯的质量比为(1-10)：1。
7.根据权利要求1或2所述的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述自然光为室内太阳光、室外太阳光或照明灯光中的一种。
8.根据权利要求2所述的银沉淀盐@聚吡咯核壳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的干燥方式为烘箱热干燥、微波干燥或热风干燥。
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