一种提高磷酸银光催化活性的方法   0    0

[0001] 本发明涉及一种提高磷酸银光催化活性的方法，属于光催化材料技术领域。

[0002] 统计资料显示，人们平均每天大约有80％以上的时间是在室内度过的。而随着生活方式的更加现代化，更多的工作、文体和娱乐活动都可在室内进行，购物也不必每天上街，这样一来，人们的室内活动时间就更多，甚至高达93％以上。因此，室内空气质量与人体健康的关系就显得更加密切、更加重要。然而，室内的空气质量往往令人感到担忧，比如房子装修材料散发出的甲醛、苯、氨等污染物，造成了室内空气污染。虽然室内污染物的浓度往往较低，但由于接触时间很长，故其累积接触量很高。特别是对于老、幼、病、残等体弱人群，由于机体抵抗力较低、户外活动机会更少，因此，室内空气质量的好坏直接影响他们的身心健康。光催化技术是一种节能、环保的可用于污染物分解的新技术，可用于室内空气污染物的净化。传统的光催化技术所使用的光催化剂为TiO2，然而由于TiO2具有较宽的带隙，导致其不能吸收利用可见光。而室内光线绝大部分为可见光，因此，很有必要开发可见光响应的光催化材料。2010年，日本叶金花研究小组发现Ag3PO4是一种新型可见光响应光催化材料，其光催化活性远高于此前发现的其它可见光光催化材料(Z.Yi et al.,Nat.Mater.,9(2010)559-564)。然而，要实现实际应用，仍然需要进一步提高其光催化活性。

[0003] 人们在提高Ag3PO4光催化活性方面进行了大量的研究，归纳起来有两种方法，一种是制备具有新形貌特征的Ag3PO4以提高其光催化活性，比如授权号为CN102698782B的中国专利公开了一种树枝状磷酸银可见光催化剂及其制备方法，该树枝状磷酸银具有高效的可见光催化性能。授权号为CN102826531B的中国专利公开了一种通过改变表面活性剂的种类制备球簇结构Ag3PO4的方法，由于小尺寸效应和球簇结构，使得该纳米光催化剂的催化效果较微米级催化剂有了显著的提高。授权号为CN103272622B的中国专利公布了一种制备管状微孔结构Ag3PO4的方法，其光催化活性较高。授权号为CN102910608B的中国专利公布了一种多孔Ag3PO4催化剂，具有较大的比表面积，可以促进吸附，进而让催化效果更好。另一种方法是将Ag3PO4与其他材料复合以提高其光催化性能，比如，授权号为CN103007973A的中国专利公布了一种银/磷酸银复合材料及其制备方法，制备的复合材料在可见光区的光吸收特性相比于磷酸银有大幅度的提高。授权号为CN102600874B的中国发明专利公开了一种可见光催化剂钼改性磷酸银及其制备方法，制备的钼改性磷酸银在降解有机染料废水时，相对于磷酸银可见光催化活性表现出良好的光催化活性和稳定性。授权号为CN102614902B的中国专利公开了一种负载型磷酸银/银光催化剂的合成方法，得到的负载型磷酸银/银光催化剂，既提高了对自然光的利用效率，保证了体系的稳定性；又能利用膨润土的纳米片层结构，增加催化剂和载体的吸附能力，提高降解效率。总之，无论是改变Ag3PO4的形貌特征还是将Ag3PO4与其他材料复合，只要选择合适的制备方法和复合材料都可以有效地提高Ag3PO4的光催化活性。然而，必须注意到这两种方法存在着一些缺点：如果要制备具有新的形貌特征的Ag3PO4，往往需要添加表面活性剂或模板剂，这增加了生产成本，并且使得工艺变得复杂起来；如果将Ag3PO4与其他材料复合，则需要选择合适的复合材料，这往往需要进行大量的实验以进行筛选，耗时又耗力。

[0004] 发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提高磷酸银光催化活性的方法。

[0005] 技术方案：为了实现上述发明目的，本发明公开了一种提高磷酸银光催化活性的方法，包括以下步骤：

[0006] (1)称取醋酸银，加入去离子水，搅拌，得醋酸银溶液；

[0007] (2)向上述醋酸银溶液中逐滴加入Na2HPO4溶液，得黄色沉淀；

[0008] (3)将上述黄色沉淀离心分离，洗涤，然后干燥，得干固体；

[0009] (4)将上述干固体置于空气气氛下煅烧2-5h，即得。

[0010] 作为优选，所述步骤(1)中每200ml-300ml去离子水中，加入醋酸银0.5-1g。

[0011] 作为另一种优选，所述步骤(2)中Na2HPO4溶液的浓度为0.1-0.3mol/L。

[0012] 作为另一种优选，所述步骤(2)中每200-300ml醋酸银溶液加入Na2HPO4溶液10-20ml。

[0013] 作为另一种优选，所述步骤(3)中离心的条件为：离心速率为10000-12000rad/min，离心时间为5-10min，离心次数为3-5次。

[0014] 作为另一种优选，所述步骤(3)中洗涤用水为去离子水。

[0015] 作为另一种优选，所述步骤(3)中干燥温度为80-100℃。

[0016] 作为另一种优选，所述步骤(4)中煅烧温度为100-500℃。

[0017] 技术效果：相对于现有技术，本发明方法既不需要添加额外的、昂贵的表面活性剂或模板剂，也不需要与其他半导体材料复合，具有生产成本低、工艺简单等优点，能够大幅度提高Ag3PO4的光催化性能。

[0020] 下面结合附图进一步描述本发明的技术解决方案。

[0021] 实施例1

[0022] 首先，配制浓度为0.1mol/L的Na2HPO4溶液，以备后用。再称取0.5g的醋酸银(CH3COOAg)，加入到300mL的去离子水中，利用磁力搅拌器不断地搅拌，使粉末状的醋酸银完全溶于去离子水中，再逐滴加入配好的浓度为0.1mol/L的Na2HPO4溶液10mL，形成黄色沉淀。然后，利用高速台式离心机对得到的黄色沉淀进行离心洗涤，离心速率为10000rad/min，离心时间为10min，离心所用洗涤溶剂为去离子水，离心次数为3次。再将得到的固体放置在鼓风干燥箱中，在80℃干燥整晚。最后，将得到的样品放置在石英管式炉中煅烧，煅烧时石英管的两端敞开，即在空气气氛下煅烧，煅烧温度为100℃，煅烧时间为2小时，得到最终样品。

[0023] 实施例2：

[0024] 首先，配制浓度范围为0.3mol/L的Na2HPO4溶液，以备后用。再称取1g的醋酸银(CH3COOAg)，加入到200mL的去离子水中，利用磁力搅拌器不断地搅拌，使粉末状的醋酸银完全溶于去离子水中，再逐滴加入配好的浓度为0.3mol/L的Na2HPO4溶液20mL，形成黄色沉淀。然后，利用高速台式离心机对得到的黄色沉淀进行离心洗涤，离心速率为12000rad/min，离心时间为5min，离心所用洗涤溶剂为去离子水，离心次数为3次。再将得到的固体放置在鼓风干燥箱中，在100℃干燥整晚。最后，将得到的样品放置在石英管式炉中煅烧，煅烧时石英管的两端敞开，即在空气气氛下煅烧，煅烧温度为200℃，煅烧时间为5小时，得到最终样品。

[0025] 实施例3：

[0026] 首先，配制浓度范围为0.15mol/L的Na2HPO4溶液，以备后用。再称取1g的醋酸银(CH3COOAg)，加入到250mL的去离子水中，利用磁力搅拌器不断地搅拌，使粉末状的醋酸银完全溶于去离子水中，再逐滴加入配好的浓度为0.15mol/L的Na2HPO4溶液13.5mL，形成黄色沉淀。然后，利用高速台式离心机对得到的黄色沉淀进行离心洗涤，离心速率为10000rad/min，离心时间为10min，离心所用洗涤溶剂为去离子水，离心次数为3次。再将得到的固体放置在鼓风干燥箱中，在80℃干燥整晚。最后，将得到的样品放置在石英管式炉中煅烧，煅烧时石英管的两端敞开，即在空气气氛下煅烧，煅烧温度为300℃，煅烧时间为2小时，得到最终样品。

[0027] 实施例4：

[0028] 首先，配制浓度范围为0.15mol/L的Na2HPO4溶液，以备后用。再称取1g的醋酸银(CH3COOAg)，加入到250mL的去离子水中，利用磁力搅拌器不断地搅拌，使粉末状的醋酸银完全溶于去离子水中，再逐滴加入配好的浓度为0.15mol/L的Na2HPO4溶液13.5mL，形成黄色沉淀。然后，利用高速台式离心机对得到的黄色沉淀进行离心洗涤，离心速率为10000rad/min，离心时间为10min，离心所用洗涤溶剂为去离子水，离心次数为3次。再将得到的固体放置在鼓风干燥箱中，在80℃干燥整晚。最后，将得到的样品放置在石英管式炉中煅烧，煅烧时石英管的两端敞开，即在空气气氛下煅烧，煅烧温度为400℃，煅烧时间为2小时，得到最终样品。

[0029] 实施例5：

[0030] 首先，配制浓度范围为0.15mol/L的Na2HPO4溶液，以备后用。再称取1g的醋酸银(CH3COOAg)，加入到250mL的去离子水中，利用磁力搅拌器不断地搅拌，使粉末状的醋酸银完全溶于去离子水中，再逐滴加入配好的浓度为0.15mol/L的Na2HPO4溶液13.5mL，形成黄色沉淀。然后，利用高速台式离心机对得到的黄色沉淀进行离心洗涤，离心速率为10000rad/min，离心时间为10min，离心所用洗涤溶剂为去离子水，离心次数为3次。再将得到的固体放置在鼓风干燥箱中，在80℃干燥整晚。最后，将得到的样品放置在石英管式炉中煅烧，煅烧时石英管的两端敞开，即在空气气氛下煅烧，煅烧温度为500℃，煅烧时间为2小时，得到最终样品。

[0031] 对照例一般方法制备的未经过煅烧的Ag3PO4样品

[0032] 按照本发明实施例3方法，去掉最后空气气氛下煅烧的步骤，制得的样品。

[0033] 实验例1本发明所得Ag3PO4样品XRD检测

[0034] 将本发明实施例1-5所得Ag3PO4样品按照相同的条件进行XRD检测，结果见说明书附图1，XRD谱图表明本发明实施例1-5所得样品均属于Ag3PO4立方晶相(JCPDS no.06-0505)。

[0035] 实验例2光催化性能考察

[0036] 考察方法：在可见光照射下，以浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液为目标污染物，考察6min后样品对于亚甲基蓝溶液的光催化降解率。

[0037] 取本发明实施例1-5所得样品以及对照例所得样品，按上述方法进行检测，结果见说明书附图2。

[0038] 附图2结果显示，使用本发明实施例1-5所得Ag3PO4样品，光催化降解率分别可以达到92％、99％、83％、84％和78％，而使用对照例采用一般方法制备的未经过煅烧的Ag3PO4样品，其光催化降解率仅为49％。因此，本发明方法制备的Ag3PO4样品的光催化降解率最高可以达到一般方法得到的Ag3PO4样品的2倍，表明本发明提供的方法能够大幅度提高Ag3PO4的光催化性能。

[0018] 图1为经过不同温度煅烧后制得的Ag3PO4样品的XRD图谱，其中谱线(a)、(b)、(c)、(d)和(e)分别为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5所制得的Ag3PO4样品的XRD谱图。

[0019] 图2为采用本发明制得的Ag3PO4样品和采用一般方法未经煅烧的Ag3PO4样品在可见光照射下用于降解有机染料亚甲基蓝溶液(溶液初始浓度C0为10mg/L，体积为250mL)时，得到的亚甲基蓝溶液浓度C与初始浓度C0的比值和降解时间的关系曲线图。其中(a)、(b)、(c)、(d)和(e)分别代表了实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5所制得的样品在光催化降解亚甲基蓝溶液时的降解曲线，(f)为采用一般方法未经煅烧的Ag3PO4样品的降解曲线。