本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展日益面臨能源短缺和環(huán)境惡化兩大問(wèn)題，正處于高速發(fā)展階段的中國(guó)，對(duì)清潔能源及環(huán)境保護(hù)技術(shù)的研發(fā)需求尤為緊迫。理論上，利用太陽(yáng)光能量制取氫能源及降解環(huán)境中的有機(jī)污染物是解決上述問(wèn)題的理想途徑，發(fā)展相關(guān)技術(shù)和新材料有廣闊前景。

1972年日本科學(xué)家Fujishima等發(fā)現(xiàn)TiO₂單晶電級(jí)可以實(shí)現(xiàn)光催化分解水，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)納米TiO₂具有光催化降解有機(jī)物的能力，使其成為科學(xué)家重力關(guān)注的熱點(diǎn)材料。但TiO₂的太陽(yáng)光吸收區(qū)間僅局限于紫外光區(qū)，而這部分光僅占照射到地面太陽(yáng)光譜的5％，且TiO₂量子效率較低，綜合起來(lái)太陽(yáng)能的利用效率僅在1％左右，利用效率很低。

磷酸銀作為一種全新的半導(dǎo)體光催化材料，具有良好的可見(jiàn)光響應(yīng)能力及優(yōu)秀的光催化降解效率。近年磷酸銀已引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，有望成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用的新型光催化環(huán)保材料。據(jù)研究表明，其在可見(jiàn)光照射下的水分解性能和有機(jī)涂料分解性能是目前所認(rèn)知光催化劑的數(shù)十倍。磷酸銀光催化降解有機(jī)污染物的效率與晶體形貌有一定關(guān)系，與無(wú)規(guī)則的磷酸銀顆粒相比，有形貌的磷酸銀光催化劑具有更好的有機(jī)污染物降解效率。

然而，現(xiàn)階段將磷酸銀與二氧化鈦進(jìn)行復(fù)合以綜合二者在光響應(yīng)上優(yōu)異性能的報(bào)道還很少，因此，開(kāi)發(fā)具有特殊形貌的磷酸銀和二氧化鈦復(fù)合的光催化劑以提高其光催化活性及探尋簡(jiǎn)便環(huán)保的合成方法對(duì)科研工作者來(lái)說(shuō)意義重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法，該方法簡(jiǎn)單易行、安全環(huán)保，得到的磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑結(jié)構(gòu)新穎，光催化活性高。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提供一種纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)在聚乙烯醇溶液中依次加入乙酸銀、磷酸水溶液，調(diào)節(jié)pH至5-6，在攪拌狀態(tài)下反應(yīng)；

(2)向步驟(1)所得的混合物中加入鈦酸四丁酯，調(diào)節(jié)pH為2-4，在溫度為70-80℃的水浴條件下加熱反應(yīng)2-4小時(shí)，離心取沉淀，洗滌，干燥后即得磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑。

優(yōu)選的，步驟(1)中采用的pH調(diào)節(jié)劑為烏洛托品，步驟(2)中采用的pH調(diào)節(jié)劑為稀硝酸。

優(yōu)選的，步驟(1)中乙酸銀與磷酸水溶液中磷酸的摩爾比為7:1～3:1。

優(yōu)選的，步驟(1)中聚乙烯醇與磷酸的摩爾比為137：1～68：1。

優(yōu)選的，步驟(2)中鈦酸四丁酯與乙酸銀的摩爾比為1：2～1：5。

優(yōu)選的，步驟(2)中的洗滌方法為：依次用無(wú)水乙醇和水洗滌。

優(yōu)選的，步驟(2)中的干燥溫度為60～80℃，干燥時(shí)間為6～8小時(shí)。

優(yōu)選的，所述纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的纖維的直徑為5-20nm，長(zhǎng)度為500-1000nm。

本發(fā)明還提供了根據(jù)上述的制備方法得到的纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑。

本發(fā)明還提供了根據(jù)上述的制備方法得到纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑在光催化降解羅丹明B中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果：

(1)成功合成出纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑，該催化劑同時(shí)綜合了二氧化鈦和磷酸銀的光響應(yīng)性能，極大提升了其光催化的活性；

(2)制備方法簡(jiǎn)單、成本低、節(jié)能環(huán)保且無(wú)副產(chǎn)物；

(3)得到磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑為新穎的纖維狀結(jié)構(gòu)，其光催化活性較高。

上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1所得磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的掃描電鏡圖；

圖2為實(shí)施例1所得光催化劑1的催化條件下及無(wú)催化劑條件下羅丹明B的分解過(guò)程，其中縱坐標(biāo)羅丹明B濃度比為不同時(shí)刻羅丹明B的濃度與羅丹明B初始濃度的比值。

具體實(shí)施方式

下面將通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但并不用以限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

一種纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)在40ml濃度為2mol/L的聚乙烯醇溶液中依次加入0.002mol乙酸銀和40μL，85wt％的磷酸水溶液(磷酸水溶液密度為1.685g/ml)，用烏洛托品調(diào)節(jié)溶液的pH至5.5，在攪拌狀態(tài)下反應(yīng)；

(2)步驟(1)反應(yīng)結(jié)束后，向所得混合物中加入0.001mol鈦酸四丁酯，用10％的稀硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH為3，在溫度為75℃的水浴條件下反應(yīng)3小時(shí)，離心取沉淀，依次用無(wú)水乙醇和水洗滌，60℃干燥8h后得到催化劑1。

實(shí)施例2

一種纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在60ml濃度為2mol/L的聚乙烯醇溶液中依次加入0.006mol乙酸銀和60μL，85wt％磷酸水溶液，調(diào)節(jié)pH至5，在攪拌狀態(tài)下反應(yīng)；調(diào)節(jié)pH的物質(zhì)為烏洛托品；

(2)步驟(1)反應(yīng)結(jié)束后，向所得混合物中加入0.002mol鈦酸四丁酯，用10％的稀硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH為2，在溫度為80℃的水浴條件下反應(yīng)3小時(shí)，離心取沉淀，依次用無(wú)水乙醇和水洗滌，70℃條件下干燥8h后得到催化劑2。

實(shí)施例3

一種纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在80ml濃度為2mol/L的聚乙烯醇溶液中依次加入0.008mol乙酸銀和100μL，85wt％磷酸水溶液，用烏洛托品調(diào)節(jié)溶液pH至6，在攪拌狀態(tài)下反應(yīng)；

(2)步驟(1)反應(yīng)結(jié)束后，向所得混合物中加入0.004mol鈦酸四丁酯，用10％的稀硝酸調(diào)節(jié)pH為4，在溫度為80℃的水浴條件下反應(yīng)4小時(shí)，離心取沉淀，依次用無(wú)水乙醇和水洗滌，70℃條件下干燥8h后得到催化劑3。

實(shí)施例4

一種纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在100ml濃度為2mol/L的聚乙烯醇溶液中依次加入0.02mol乙酸銀、200uL，85wt％磷酸水溶液，用烏洛托品調(diào)節(jié)溶液pH至5.5，在攪拌狀態(tài)下反應(yīng)；

(2)步驟(1)反應(yīng)結(jié)束后，向所得混合物中加入0.004mol鈦酸四丁酯，用10％的稀硝酸調(diào)節(jié)pH為3，在溫度為75℃的水浴條件下反應(yīng)2小時(shí)，離心取沉淀，依次用無(wú)水乙醇和水洗滌，70℃條件下干燥8h后得到催化劑4。

應(yīng)用實(shí)施例1

采用實(shí)施例1-4所得催化劑降解羅丹明B。

分別稱(chēng)取0.1g催化劑1、2、3、4，并分別加入到200mL羅丹明B溶液(10～20mg/L)中，避光攪拌半小時(shí)，使羅丹明B溶液在催化劑表面達(dá)到吸附/脫附平衡。然后開(kāi)啟光源進(jìn)行光催化反應(yīng)，每隔2分鐘取5ml反應(yīng)液，經(jīng)離心分離后，取上清液用分光光度計(jì)檢測(cè)。反應(yīng)的光源為氙燈，透過(guò)紫外過(guò)濾濾光片，以確保入射光為可見(jiàn)光(420nm﹤λ﹤800nm)。其中光催化劑1催化羅丹明B降解的情況如圖2所示。從圖2可以看出，沒(méi)有加催化劑時(shí)，羅丹明B顯示出極小的降解趨勢(shì)，而加入本發(fā)明光催化劑1后，羅丹明B在10分鐘內(nèi)基本完全降解，顯示本發(fā)明所得纖維狀磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑在光催化降解羅丹明B中的良好效果。催化劑2、3、4在催化羅丹明B降解方面的效果也很好。

綜上所述，本發(fā)明成功合成出磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑，該催化劑同時(shí)綜合了二氧化鈦和磷酸銀的光響應(yīng)性能，極大提升了其光催化的活性。另外，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、成本低、節(jié)能環(huán)保且無(wú)副產(chǎn)物。采用本發(fā)明方法，得到磷酸銀-二氧化鈦復(fù)合光催化劑為新穎的纖維狀結(jié)構(gòu)，其光催化活性較高。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變動(dòng)，這些改進(jìn)和變動(dòng)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。