本發(fā)明涉及光催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)的制備及其光催化新應(yīng)用。

背景技術(shù)：

由于半導(dǎo)體材料具有優(yōu)良的光催化性能，在環(huán)境污染物降解方面具有良好的應(yīng)用前景，因此備受人們關(guān)注，發(fā)現(xiàn)和報道的光催化劑也與日俱增。納米結(jié)構(gòu)由零維或一維聚集成多維的納米超結(jié)構(gòu)時，能夠出現(xiàn)新的性能，例如：光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和催化性能。納米單元組裝成的納米超結(jié)構(gòu)，已經(jīng)稱為目前的研究熱點之一，例如：空心球、三維花狀納米結(jié)構(gòu)等。由于半導(dǎo)體材料具有優(yōu)良的光催化應(yīng)用性能，被發(fā)現(xiàn)和報道的光催化劑也與日俱增。

磷酸銻屬于單斜晶系，由于銻離子中存在孤對電子，所以磷酸銻具有良好的吸附、潤滑、非線性光學(xué)、摻雜、磁性和導(dǎo)電性等特性，廣泛應(yīng)用于低損耗光纖波導(dǎo)、玻璃、激光眼睛、層狀材料的添加劑等。劉華平等(CN105238018A)發(fā)明了一種含磷酸銻的環(huán)保型無縫墻紙用的植物型軟質(zhì)聚氨酯泡沫。張友吉等(CN105034132A)發(fā)明了一種含磷酸銻的防老化廢舊輪胎橡膠粉改性竹纖維板。然而，目前所報道的磷酸銻的制備方法，或者操作繁瑣，或者原料不易得到。目前尚沒有磷酸銻在光催化方面的應(yīng)用報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)光催化劑的簡易制備方法及其光催化性能。

為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

(1)將二乙三胺五乙酸和三氯化銻依次溶解于去離子水中，在60℃水浴條件下，充分?jǐn)嚢?；然后加入磷酸二氫銨，充分?jǐn)嚢瑁纬汕膀?qū)體混合溶液，過濾前驅(qū)體混合溶液得到前驅(qū)體溶液和前驅(qū)體沉淀；

(2)將前驅(qū)體溶液在60℃水浴中靜置10～20min，形成懸浮體系；取懸浮體系上部分的懸浮澄清液和全部的前驅(qū)體沉淀倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，在160℃下恒溫水熱反應(yīng)10h，離心洗滌干燥，得到產(chǎn)品。

所述二乙三胺五乙酸：三氯化銻：磷酸二氫銨的摩爾比為1：1：1。

所制備得到的納米超結(jié)構(gòu)是納米晶片組裝而成的球體，直徑為15～35μm，納米片厚度為0.15μm左右。

所述懸浮澄清液的體積為懸浮體系的一半。

反應(yīng)原料的加入順序為：三胺五乙酸、三氯化銻、磷酸二氫銨,且在加入二乙三胺五乙酸和三氯化銻后，充分?jǐn)嚢?h后，再加入磷酸二氫銨，再充分?jǐn)嚢?.5h。

二乙三胺五乙酸、三氯化銻、磷酸二氫銨加入的量分別為5mmol，去離子水的加入量為65mL。

步驟(2)中所述洗滌為依次用無水乙醇和去離子水各洗滌三次。

步驟(2)中所述干燥為在60℃真空干燥12h。

本發(fā)明還提供了上述制備的磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)作為光催化劑的應(yīng)用。

有益效果：

本發(fā)明的磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)制備方法簡單，制備得到的磷酸銻具有較好的光催化活性，擴(kuò)展了光催化劑的種類、磷酸銻的形貌種類及制備方法。

附圖說明

圖1為磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。

圖2為磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)的X射線衍射(XRD)圖。

圖3為磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)的光催化降解羅丹明B與空白實驗(不加催化劑)的活性對比曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例

在燒杯中加入65mL水，依次加入1.967g二乙三胺五乙酸和1.141g三氯化銻，在60℃水浴下充分?jǐn)嚢?h；然后加入0.575g磷酸二氫銨，充分?jǐn)嚢?.5h，形成前驅(qū)體混合溶液，過濾前驅(qū)體混合溶液得到前驅(qū)體溶液和前驅(qū)體沉淀。將前驅(qū)體溶液在60℃水浴中靜置10～20min，形成懸浮體系；取懸浮體系上部分的懸浮澄清液和全部的前驅(qū)體沉淀倒入50mL聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，所述懸浮澄清液的體積為懸浮體系的一半，在160℃下恒溫水熱反應(yīng)10h，離心洗滌干燥，得到產(chǎn)品。

對制備得到的磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)進(jìn)行了電子顯微鏡觀察和X射線衍射測定。

從圖1可見，本發(fā)明制備的磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)是由納米晶片組裝而成的微球，直徑為15～35μm，納米片厚度為0.15μm左右。

從圖2可見，與XRD標(biāo)準(zhǔn)卡No.35-0829比較，該納米超結(jié)構(gòu)產(chǎn)品是純的SbPO₄。

測試?yán)?/p>

將實施例制得的磷酸銻納米超結(jié)構(gòu)光催化劑用來降解羅丹明B(RhB)溶液。

配制200mL濃度為0.01g/L的RhB溶液。用電子天平稱取0.1g的磷酸銻待測樣品，加入上述溶液，在避光的條件下攪拌30min，使溶液達(dá)到吸附-解附平衡。30min后，將達(dá)到吸附平衡的溶液取樣離心，上層清液用UV-vis對RhB溶液的吸光度進(jìn)行測量，其吸收度記為C₀。對上述達(dá)到吸附平衡的溶液在攪拌下進(jìn)行紫外光照射，進(jìn)行光催化反應(yīng)，燈電流15A，燈距為15cm，每次間隔10min進(jìn)行取樣分析。取樣后均先離心，取得上層清液用UV-vis對RhB溶液的吸光度進(jìn)行測量，根據(jù)Lambert–Beer定律，有機物特征吸收峰強度的變化，可以定量計算其濃度變化。當(dāng)吸光物質(zhì)相同、厚度相同時，可以用吸光度的變化直接表示溶液濃度的變化。因此，將吸光度直接記為濃度符號：C₁，C₂，C₃。將每隔10min測得的RhB溶液的吸光度，繪制催化活性曲線(圖3中曲線SbPO₄)，分析樣品的光催化降解RhB的能力。如圖3所示，與RhB在紫外光下的自降解曲線(圖3中曲線blank experiment)比較，本發(fā)明制備得到的磷酸銻具有較好的光催化活性。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。