本發(fā)明涉及一種光催化劑Ag/AgBr的制備及其應(yīng)用，屬于納米催化劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，離子液體作為一種“綠色”溶劑或催化劑在有機(jī)合成中發(fā)揮了獨(dú)特的作用，離子液體作為一種優(yōu)良的溶劑，為化學(xué)反應(yīng)提供了不同于傳統(tǒng)分子溶劑的環(huán)境，它可以改變反應(yīng)的機(jī)理，有極好的活性和穩(wěn)定性、極高的反應(yīng)的選擇性和傳質(zhì)能力，具有均相催化效率高，多相催化易分離和回收等優(yōu)點(diǎn)。因此，對(duì)離子液體的研究報(bào)道日益增多。

光催化技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，比如清潔環(huán)保，能夠有效的利用太陽(yáng)能，催化劑廉價(jià)無(wú)毒，穩(wěn)定性好，能夠重復(fù)使用，反應(yīng)要求的條件比較低，可直接把有機(jī)污染物分解為無(wú)機(jī)小分子、CO₂和H₂O，達(dá)到分解有害物質(zhì)的目的又不帶來(lái)二次污染等。但由于常用的二氧化鈦用于催化光降解中必須紫外光的照射下才能發(fā)揮其光催化性能，因紫外光對(duì)人體有很大的傷害，因此極大的限制了它在實(shí)際生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。因此利用太陽(yáng)光催化降解廢水中的有機(jī)物在廢水處理方面有著突出優(yōu)點(diǎn)。

何等人在2009年制備了1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽，只對(duì)其結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件的材料本身性能進(jìn)行了探究，并沒(méi)有進(jìn)一步研究(如進(jìn)一步合成和應(yīng)用方面)。且目前很少有依據(jù)離子液體制備AgBr的報(bào)道，也有報(bào)道研究了類(lèi)似的制備AgBr的方法，利用[C₁₆mim]Br作為前軀體和模板劑，乙二醇作溶劑，PVP作穩(wěn)定劑，溶劑熱合成了AgBr，并對(duì)甲基橙和羅丹明B進(jìn)行降解。然而，已有報(bào)道的方法需要添加溶劑和穩(wěn)定劑等，不僅增加了成本，而且操作繁瑣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種光催化劑Ag/AgBr的制備方法。本發(fā)明以咪唑基離子液體作為溴源和前驅(qū)體，水熱法直接制備納米級(jí)Ag/AgBr光催化劑，其平均粒徑大小約為5微米，進(jìn)行降解和循環(huán)實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明方法操作經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，沒(méi)有副產(chǎn)物，不需加溶劑和穩(wěn)定劑，且易于分離，制備得到光催化劑Ag/AgBr，并對(duì)其進(jìn)行了光降解實(shí)驗(yàn)，得到了一定的效果。

本發(fā)明的方法，是以咪唑基離子液體作為溴源和前驅(qū)體水熱制備光催化劑Ag/AgBr；具體是：稱(chēng)取一定量制備好的離子液體[BMIM]Br，加入去離子水，磁力攪拌均勻后，逐滴加入溶于水的一定量AgNO₃溶液；滴加結(jié)束后，再繼續(xù)攪拌一段時(shí)間，將所得的黃綠色混合物置于的聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中一定溫度下水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，將其進(jìn)行洗滌(水和乙醇)、離心、真空干燥，得到AgBr，置于太陽(yáng)光下照射10min AgBr部分分解得Ag/AgBr。

所述咪唑基離子液體的制備方法如下：

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量N-甲基咪唑和溴代正丁烷于三口燒瓶中油浴加熱攪拌一段時(shí)間后，自然冷卻，將所得的淡黃色粘稠狀液體收集，得到咪唑基離子液體1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽([BMIM]Br)，待用。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述水熱反應(yīng)是在100～120℃進(jìn)行。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述離子液體與AgNO₃的摩爾比大于1。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述磁力攪拌時(shí)，離子液體與去離子水的混合質(zhì)量比為1:1～1:2。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述水熱反應(yīng)時(shí)間為12～24h。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述干燥是在60℃真空干燥3～5h。

本發(fā)明還要求保護(hù)所述的光催化劑Ag/AgBr在催化領(lǐng)域的應(yīng)用，以及在抗生素、染料或農(nóng)藥殘留物降解方面的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果：

(1)按照本發(fā)明方法制備得到的Ag/AgBr光催化劑，平均粒徑大小約為5微米，Ag/AgBr的XRD圖知：37.997°衍射峰處是銀的衍射峰，說(shuō)明Ag/AgBr催化劑中含有金屬銀納米，并且對(duì)酚類(lèi)有一定的降解效果，循環(huán)5次后催化劑的降解性能幾乎沒(méi)有變化；

(2)本發(fā)明以[BMIM]Br離子液體為前驅(qū)體制備Ag/AgBr催化劑，操作經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，沒(méi)有副產(chǎn)物，不需加溶劑和穩(wěn)定劑，且易于分離。而AgBr(Eg＝2.6eV)，作為一種極好的光敏材料，而AgBr在光下易分解出部分Ag，使得催化劑在紫外-可見(jiàn)區(qū)域有共振吸收峰，尤其在可見(jiàn)光有強(qiáng)烈吸收，與AgBr結(jié)合后，更加提高光催化劑的活性和催化性能，可在染料污染物的降解和水光解方面有很好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1：納米級(jí)Ag/AgBr光催化劑的SEM照片。

圖2：XRD圖。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的實(shí)例，但不限于下述的方法與用量，任何與之相似的過(guò)程、方法、變化都是是本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：

以下是本發(fā)明的實(shí)例，但不限于下述的方法與用量，任何與之相似的過(guò)程、方法、變化都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。

(1)咪唑基離子液體的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1mol的N-甲基咪唑和等摩爾質(zhì)量的溴代正丁烷于三口燒瓶中，油浴加熱，磁力攪拌，并維持80℃，2h，冷卻即為制得的咪唑基離子液體1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽([BMIM]Br)。

(2)咪唑基離子液體作為溴源和前驅(qū)體水熱法制備光催化劑AgBr

準(zhǔn)確稱(chēng)取約5.9g制備好的離子液體于100ml燒杯中，加入10ml去離子水，磁力攪拌均勻(20min)后，逐滴加入溶于10ml去離子水的約4.4gAgNO₃溶液(離子液體與AgNO₃的摩爾比大于1)。滴加結(jié)束后，再繼續(xù)攪拌30min，將所得的黃綠色混合物置于50ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中120℃下水熱24h，自然冷卻至室溫，將其進(jìn)行洗滌(水和乙醇)、離心幾次后，60℃真空干燥3h，得到所需的光催化劑。

水熱法制備的納米級(jí)Ag/AgBr光催化劑的SEM照片如圖1所示，Ag/AgBr光催化劑的XRD如圖2所示。

發(fā)明人還對(duì)本發(fā)明的催化劑降解性能進(jìn)行了測(cè)試。

(1)采用本發(fā)明的Ag/AgBr光催化劑對(duì)對(duì)硝基苯酚進(jìn)行降解。結(jié)果顯示，本發(fā)明的催化劑可以在5h內(nèi)完全降解對(duì)硝基苯酚，而且循環(huán)5次后催化劑降解性能幾乎沒(méi)有變化。

(2)以甲基橙、四環(huán)素和啶蟲(chóng)脒為例，對(duì)該三種的類(lèi)型污染物進(jìn)行降解，數(shù)據(jù)列于表1，并且對(duì)催化劑離心回收后再利用，均進(jìn)行了7次循環(huán)回收，三種有機(jī)污染物的降解率均未有明顯降低。

表1：Ag/AgBr對(duì)不同類(lèi)型有機(jī)物降解性能研究

另外，發(fā)明人還采用了其他方法制備催化劑產(chǎn)品，比如：(1)([BMIM]Br和AgNO₃反應(yīng)，不經(jīng)水熱反應(yīng)制得產(chǎn)品；(2)AgNO₃和KBr為原料，采用沉淀法直接制備。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些方法制備得到的產(chǎn)品性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如本發(fā)明方法得到的Ag/AgBr光催化劑。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所界定的為準(zhǔn)。