CN108993490A - 一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备 - Google Patents
一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108993490A CN108993490A CN201810816248.3A CN201810816248A CN108993490A CN 108993490 A CN108993490 A CN 108993490A CN 201810816248 A CN201810816248 A CN 201810816248A CN 108993490 A CN108993490 A CN 108993490A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon
- silicon particle
- particle
- titanium dioxide
- nano silver
- 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
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 title claims abstract description 60
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 15
- -1 compound titanium dioxide Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims abstract description 6
- BVPWJMCABCPUQY-UHFFFAOYSA-N 4-amino-5-chloro-2-methoxy-N-[1-(phenylmethyl)-4-piperidinyl]benzamide Chemical compound COC1=CC(N)=C(Cl)C=C1C(=O)NC1CCN(CC=2C=CC=CC=2)CC1 BVPWJMCABCPUQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 claims description 8
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 6
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 5
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical group [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 3
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 claims description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N n-propyl alcohol Natural products CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 claims 1
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 3
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 229960005196 titanium dioxide Drugs 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 8
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 8
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 8
- NYNKCGWJPNZJMI-UHFFFAOYSA-N Clebopride malate Chemical compound [O-]C(=O)C(O)CC(O)=O.COC1=CC(N)=C(Cl)C=C1C(=O)NC1CC[NH+](CC=2C=CC=CC=2)CC1 NYNKCGWJPNZJMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 3
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNRNVYYTHRPBDD-UHFFFAOYSA-N [Si][Ag] Chemical compound [Si][Ag] XNRNVYYTHRPBDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
- B01J23/50—Silver
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备，其特点是其特点是将硅碎屑或硅废液提取的硅颗粒表面复合纳米银颗粒，然后在银/硅颗粒表面再复合二氧化钛颗粒，制得银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂。本发明与现有技术相比具有粒度均匀、比表面积大和良好的可见光波段吸收特性，其中核心为硅颗粒，可以吸收近红外光，增强光生电子‑空穴对的产生，并通过复合结构和银颗粒的增加，加强电子空穴的转移、表面等离子共振效应，大大提升了二氧化钛作为光催化剂在可见光波段的吸收效果，工艺简单，原料易得，成本低，利于工业化规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及光催化材料技术领域，尤其是一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备。
背景技术
光催化即利用一些半导体材料能够吸收光辐射能量来降解有机大分子的过程，在整个过程中，催化剂不参与化学反应，整个反应前后催化剂能够始终保持自身性质，不会对环境产生附加污染，是近些年研究者一直致力研究如何缓解日渐严重的污染重要方向。目前常用的水、气、光催化材料包括二氧化钛(TiO2)；氧化锌(ZnO)；氧化锡(SnO2)；二氧化锆(ZrO2);硫化镉(CdS) 、硫化锌(ZnS)等，在众多光催化材料中，TiO2的降解效率最高。二氧化钛本身带隙宽度在3.2eV，这就导致吸收波长在390nm附近，处于紫外光区，对太阳光的利用率仅为4%。显然仅仅靠二氧化钛对紫外光的吸收来实现光催化难以实现工业化应用，为此很多学者尝试对二氧化钛材料进行改性，其中不乏通过掺杂或包裹贵金属在二氧化钛表面，使吸收峰红移至可见光区域，以此来提高其光催化特性。但是，纯TiO2材料的光吸收峰主要在紫外区域，从而提高其光催化能效，由于成本因素成为该材料大规模应用的主要阻碍。
太阳光中波长大于可见光的红外线（>760nm），红外区占太阳辐射总能量的约43%，因此，可以进一步利用吸收红外光来提高光催化效率。硅的禁带宽度为1.12ev，单独作为光催化材料，降解能力不佳，可以利用硅在近红外区域的光吸收（1100nm左右），与TiO2复合，提升光催化效率。另外，近些年来基于硅电池的光伏产业取得了飞速发展，硅是制造太阳能电池组板块的一种核心材料，在切割太阳能板的时会产生大量的硅碎屑，特别是基于单晶硅太阳能生产工艺的金刚石线切割硅废液中，硅纯度高、颗粒度小、产量大，是复合材料制备的理想原物料。能够利用光伏产业产生的硅粉碎屑废料，无疑有助于资源利用最大化，符合新时代的发展要求，结合光催化行业的前景，纳微米硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂可具有重要的实用价值。
国内外的学者研究方向主要集中在通过贵重金属如Ag，Pt等的掺杂包裹提高TiO2的可见光催化效率，除此之外还有一些学者致力于对二氧化钛表面进行改性研究，而结合工业产生的硅粉碎屑来提升其性能的研究却鲜少见到，因此，开发出能够和硅粉结合二氧化钛光催化材料无疑具有很大的吸引力，在面对当前日益增多生活和工业污水，造成的水体富营养化，使得生态环境正面临越来越严峻的考验，毫无疑问，光催化剂在解决这些问题上具有广阔的市场价值。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备，利用光伏生产的硅碎屑或硅废液提取的纳微米硅颗粒表面复合纳米银颗粒，然后在银/硅颗粒表面再复合二氧化钛颗粒，其中核心为硅颗粒，可以吸收近红外光，增强光生电子-空穴对的产生，并通过复合结构和银颗粒的增加，加强电子空穴的转移、表面等离子共振效应，大大提升了二氧化钛作为光催化剂在可见光波段的吸收效果，该纳米颗粒具有粒度均匀和比表面积大的环绕式结构，作为催化剂用于水体或空气中大分子有机颗粒物降解，可高效地光催化降解被吸附的有机污染物，制备工艺简单，生产成本低，降解效果好，利于工业化规模生产前景。
本发明的目的是这样实现的：一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备，包括利用光伏生产的硅碎屑或硅废液提取的硅颗粒，其特点是将硅碎屑或硅废液提取的硅颗粒表面复合纳米银颗粒，然后在银/硅颗粒表面再复合二氧化钛颗粒，制得银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂，其制备包括下述步骤：
（一）硅粉颗粒的提取和清洗
将硅切削废液沉淀取出的硅泥用酒精清洗3～4次，干燥后得到粒径为500nm～1um的硅颗粒，所述清洗采用超声震荡，每次清洗30min后离心分离。
（二）硅颗粒的表面处理
将上述硅颗粒溶于重量浓度为5～10%的氢氟酸，超声处理20～30min后用重量浓度为5%的盐酸清洗2次，然后在质量浓度为1.5～4%的氯化亚锡盐酸溶液中浸泡6～8h，经表面处理的硅颗粒用去离子水清洗3～5次后待用，所述氯化亚锡盐酸溶液中的盐酸溶液浓度为5～6mmol/L。
（三）纳米银/硅颗粒的复合
将表面处理后的硅颗粒与2M浓度的NaOH、0.4mM浓度的硝酸银和去离子水按1g：2～4ml：30～40ml：100～1000g重量体积比混合，搅拌至溶液为黄褐色，且颜色不再变化后离心分离，其沉淀物为复合纳米银的硅颗粒。
（四）纳米银/硅颗粒与二氧化钛的复合
a、将复合纳米银的硅颗粒与钛源、无水乙醇按1：30～180：60～100质量比混合，搅拌均匀为A溶液待用，所述钛源为钛酸四丁酯、异丙醇钛或钛酸民丙醇酯。
b、将无水乙醇与去离子水和乙酸、冰醋酸、油酸或乙酰丙酮按2～4：1：0.3～0.4质量比混合，搅拌均匀为B溶液待用。
c、将上述B溶液与A溶液按1：0.8～1.2体积比混合，搅拌2h后静置4～6h，将形成的凝胶经干燥、研磨成粉末状后在400～500℃温度的下煅烧1～2h，得产物为纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂；所述干燥温度为80～120℃，干燥时间为10～15h；所述煅烧的升温速率为50℃/min。
本发明与现有技术相比具有粒度均匀、比表面积大和良好的可见光波段吸收特性，充分利用了光伏产业中的硅粉废料颗粒作为掺杂物，实现变废为宝的复合光催化剂制备，具有良好的环境友好性，纳微米硅颗粒复合的二氧化钛纳米颗粒具有环绕式结构，其中核心为硅颗粒，可以吸收近红外光，增强光生电子-空穴对的产生，并通过复合结构和银颗粒的增加，加强电子空穴的转移、表面等离子共振效应，从而提高光催化效率，大大提升了二氧化钛作为光催化剂在可见光波段的吸收效果，工艺简单，原料易得，成本低，利于工业化规模生产。
附图说明
图1为纳米银-硅复合颗粒扫描电镜图；
图2为纳米银/硅颗粒复合的光催化降解RhB的Uv-vis吸收图像。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案对本发明作进一步描述。
实施例1：
（一）硅粉颗粒的提取和清洗
将硅切削废液沉淀后取出的硅泥采用酒精清洗4次，干燥后得到粒径为500nm～1um的硅颗粒，所述清洗采用超声震荡，每次清洗30min后离心分离。
（二）硅颗粒的表面处理
将上述硅颗粒溶于重量浓度为10%的氢氟酸，超声处理30min后用重量浓度为5%的盐酸清洗2次，然后在质量浓度为2%的氯化亚锡盐酸溶液中浸泡8h，经表面处理的硅颗粒用去离子水清洗4次后待用，所述氯化亚锡盐酸溶液中的盐酸溶液浓度为5mmol/L。
（三）纳米银/硅颗粒的复合
将表面处理后的硅颗粒分散在水中，硅在水中的质量浓度为0.5%，然后在上述溶液中滴加2M的NaOH水溶液4ml，再加入0.4mM硝酸银水溶液30ml，搅拌至溶液颜色由灰黑色变为黄褐色，且颜色不再变化，通过8000rpm离心取出沉淀物，得产物为复合了纳米银颗粒的硅颗粒。
参阅附图1，上述制备的纳米银/硅颗粒经电镜扫描表征，银以表面或边缘附着的方式混合在硅颗粒中，其球状物体为纳米银颗粒，不规则片状物体为硅颗粒。
（四）纳米银/硅颗粒与二氧化钛的复合
a、取0.12g上述制备的纳米银/硅颗粒与17ml钛酸四丁酯和30ml无水乙醇混合，磁旋搅拌混合均匀直至形成黄色为A溶液待用。
b、将28ml乙醇与10ml乙酸和3ml去离子水混合，磁旋搅拌为B溶液待用。
c、将上述B溶液缓慢滴入到A溶液中，磁旋搅拌2h后静置4h，将形成的凝胶在100℃温度下干燥10h，将得到的固体颗粒研磨成粉末状后放入马弗炉，经50min升温至450℃，并在450℃温度下煅烧1h，得产物为掺杂纳米银硅粉的二氧化钛颗粒，即纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂。
对比例
取 0.08g同重量的纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂与纳微米硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂分别置于石英管中进行光催化的效果对比试验，分别滴入10g浓度为80mg/L的RhB溶液，随后再加入80g水，并将磁旋搅拌子放入石英管中，把石英管放入光催化反应仪中，仪器光源为白光，然后调整使反应仪的电压稳定在140V左右，电流稳定在3.5V左右，光催化反应时间2.5h后取8ml光催化反应液，在8000r/min的条件下离心5min，取清液以相同条件再离心一次，得到纳米银/硅颗粒复合和纳微米硅颗粒复合的两光催化降解后的RhB溶液。
参阅附图2，将上述两降解后的RhB溶液使用紫外分光光度计测定，加入纳米银颗粒后，可以清楚的看出纳米银/硅颗粒复合的光催化降解RhB的效果更为明显。
以上只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。
Claims (1)
1.一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备，包括利用光伏生产的硅碎屑或硅废液提取的硅颗粒，其特征在将硅碎屑或硅废液提取的硅颗粒表面复合纳米银颗粒，然后在银/硅颗粒表面再复合二氧化钛颗粒，制得银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂，其制备包括下述步骤：
（一）硅粉颗粒的提取和清洗
将硅切削废液沉淀取出的硅泥用酒精清洗3～4次，干燥后得到粒径为500nm～1um的硅颗粒，所述清洗采用超声震荡，每次清洗30min后离心分离；
（二）硅颗粒的表面处理
将上述硅颗粒溶于重量浓度为5～10%的氢氟酸，超声处理20～30min后用重量浓度为5%的盐酸清洗2次，然后在质量浓度为1.5～4%的氯化亚锡盐酸溶液中浸泡6～8h，经表面处理的硅颗粒用去离子水清洗3～5次后待用，所述氯化亚锡盐酸溶液中的盐酸溶液浓度为5～6mmol/L；
（三）纳米银/硅颗粒的复合
将表面处理后的硅颗粒与2M浓度的NaOH、0.4mM浓度的硝酸银和去离子水按1g：2～4ml：30～40ml：100～1000g重量体积比混合，搅拌至溶液为黄褐色，且颜色不再变化后离心分离，其沉淀物为复合纳米银的硅颗粒；
（四）纳米银/硅颗粒与二氧化钛的复合
a、将复合纳米银的硅颗粒与钛源、无水乙醇按1：30～180：60～100质量比混合，搅拌均匀为A溶液待用，所述钛源为钛酸四丁酯、异丙醇钛或钛酸民丙醇酯；
b、将无水乙醇与去离子水和乙酸、冰醋酸、油酸或乙酰丙酮按2～4：1：0.3～0.4质量比混合，搅拌均匀为B溶液待用；
c、将上述B溶液与A溶液按1：0.8～1.2体积比混合，搅拌2h后静置4～6h，将形成的凝胶经干燥、研磨成粉末状后在400～500℃温度的下煅烧1～2h，得产物为纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂；所述干燥温度为80～120℃，干燥时间为10～15h；所述煅烧的升温速率为50℃/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810816248.3A CN108993490B (zh) | 2018-07-24 | 2018-07-24 | 一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810816248.3A CN108993490B (zh) | 2018-07-24 | 2018-07-24 | 一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108993490A true CN108993490A (zh) | 2018-12-14 |
| CN108993490B CN108993490B (zh) | 2020-12-22 |
Family
ID=64597615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810816248.3A Active CN108993490B (zh) | 2018-07-24 | 2018-07-24 | 一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108993490B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112059203A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-11 | 南昌大学 | 一种多孔银及其制备方法 |
| CN114164456A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-11 | 昆明理工大学 | 一种利用工业废硅粉制备复合硅纳米结构催化剂的方法及应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103272592A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-09-04 | 陕西科技大学 | 一维载银二氧化钛纳米棒光催化剂的制备方法 |
| CN104984750A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-10-21 | 芜湖美智空调设备有限公司 | 制备光催化剂的方法以及光催化剂 |
-
2018
- 2018-07-24 CN CN201810816248.3A patent/CN108993490B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103272592A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-09-04 | 陕西科技大学 | 一维载银二氧化钛纳米棒光催化剂的制备方法 |
| CN103272592B (zh) * | 2013-05-08 | 2015-09-02 | 陕西科技大学 | 一维载银二氧化钛纳米棒光催化剂的制备方法 |
| CN104984750A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-10-21 | 芜湖美智空调设备有限公司 | 制备光催化剂的方法以及光催化剂 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112059203A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-11 | 南昌大学 | 一种多孔银及其制备方法 |
| CN112059203B (zh) * | 2020-09-03 | 2023-04-18 | 南昌大学 | 一种多孔银及其制备方法 |
| CN114164456A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-11 | 昆明理工大学 | 一种利用工业废硅粉制备复合硅纳米结构催化剂的方法及应用 |
| CN114164456B (zh) * | 2021-12-08 | 2023-08-08 | 昆明理工大学 | 一种利用工业废硅粉制备复合硅纳米结构催化剂的方法及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108993490B (zh) | 2020-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101653728B (zh) | 铁酸锌/二氧化钛纳米复合可见光光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106492854A (zh) | 利用两步法制备具有光催化性能的复合型纳米Ag3PO4/TiO2材料及方法和应用 | |
| CN103191725B (zh) | BiVO4/Bi2WO6复合半导体材料及其水热制备方法和其应用 | |
| CN106111126B (zh) | 高可见光活性的金属改性二氧化钛水溶胶及合成与应用 | |
| CN105214689A (zh) | 一种TiO2/CdS/石墨烯复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN102600865B (zh) | 用于降解有机染料废水污染物的光催化剂及其制备方法 | |
| CN103301834B (zh) | 一种近红外光催化剂及其制备和应用方法 | |
| CN104801292A (zh) | 一种氧化锌纳米中空球/石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN108889289A (zh) | 一种纳微米硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备及其应用 | |
| CN103861578A (zh) | 一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液 | |
| CN102500405B (zh) | 铈氮氟共掺杂二氧化钛光催化剂及在可见光降解有机污染物中的应用 | |
| CN1775349B (zh) | 氧化钨修饰的可见光活性的纳米氧化钛光催化剂及其方法 | |
| CN104056619A (zh) | 一种利用WO3和稀土金属元素La对光催化剂TiO2进行改性的方法 | |
| CN101966450A (zh) | 一种高效复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN108993490A (zh) | 一种纳米银/硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备 | |
| CN103721699A (zh) | 一种NaInO2光催化剂及其制备方法 | |
| CN105854912A (zh) | 一种BiPO4-WO3复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN105817244B (zh) | 一种AgI/β‑Bi2O3‑Bi2O2CO3光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110302826A (zh) | 碱式硝酸铋和碘氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN100342963C (zh) | 一种制备复合二氧化钛光催化材料的方法 | |
| CN106582726A (zh) | 一种Bi4O5Br2中空球及以微乳液为模板的制备方法 | |
| CN106964338A (zh) | 一种wo3/钛酸盐复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102500406B (zh) | 铁氮氟共掺杂TiO2光催化剂及在可见光降解有机污染物中的应用 | |
| CN103881122B (zh) | 高可见光催化活性的聚氯乙烯/纳米二氧化锡复合膜的制备方法 | |
| CN105233821A (zh) | 锶、银共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |