技術領域

本發(fā)明屬于材料學領域，涉及一種催化劑，具體來說是AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合光催化劑及其制備方法。

背景技術：

磷酸銀/氧空穴型二氧化鈦(Ag₃PO₄/OV-TiO₂)復合光催化劑是一種在可見光照射下具有光催化活性的光催化劑，但其光催化穩(wěn)定性較差，限制了它的實際應用。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明提供了AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合光催化劑及其制備方法，所述的這種復合光催化劑及其制備方法要解決現(xiàn)有技術中的磷酸銀/氧空穴型二氧化鈦(Ag₃PO₄/OV-TiO₂)復合光催化劑的光催化穩(wěn)定性較差的技術問題。

本發(fā)明提供了AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合光催化劑，所述的AgI、Ag₃PO₄和OV-TiO₂的摩爾比為1×10^-3 ~ 2×10^-1:1: 1~5。

本發(fā)明還提供了AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1）一個制備氧空穴型二氧化鈦的步驟，將二氧化鈦加入到一個反應容器中，加入三氟甲苯和苯甲醇，利用波長為365nm的紫外光照射6~10小時，所述的二氧化鈦、三氟甲苯和苯甲醇的物料比為1kg：50~70L：7~9mol，反應結束后用無水乙醇和去離子水洗滌，然后將固體樣品真空干燥，再研磨成粉末得到氧空穴型二氧化鈦；

2）一個制備Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合光催化劑的步驟，稱取氧空穴型二氧化鈦，溶解于無水乙醇中，再加入AgNO₃，所述的氧空穴型二氧化鈦和AgNO₃的摩爾比為1：1~5，在避光條件下磁力攪拌40~80分鐘后，在持續(xù)攪拌下把含有Na₂HPO₃·12H₂O的水溶液加入，所述的氧空穴型二氧化鈦和Na₂HPO₃·12H₂O的摩爾比為1:1~5，攪拌3~8小時，然后抽濾，采用無水乙醇洗滌，再將固體真空干燥，得Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合光催化劑；

3）將上述制備好的Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合催化劑溶于乙醇溶液中，超聲攪拌3~10分鐘后，在磁力攪拌器上持續(xù)攪拌0.03~1小時，然后將NaI溶液加入到上述溶液中，所述的Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合催化劑和NaI溶液的摩爾比為1: 1×10^-3 ~ 2×10^-1；反應完全后避光攪拌1~3小時，然后減壓抽濾、洗滌后真空干燥，得到AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合光催化劑。

本發(fā)明采用了一種簡單的沉淀法，成功地制備出AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合光催化劑，所制備的復合光催化劑光催化降解有機污染物羅丹明B的反應活性較高，在可見光下光催化活性比純Ag₃PO₄高出兩倍，而且顯著降低了貴金屬銀的使用量，對無色有機污染物苯酚的降解同樣有效。

本發(fā)明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發(fā)明在磷酸銀/氧空穴型二氧化鈦(Ag₃PO₄/OV-TiO₂)復合光催化劑的基礎之上，合成出了一種穩(wěn)定性較高的高活性碘化銀-磷酸銀/氧缺陷型二氧化鈦(AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂)復合光催化劑。本發(fā)明的制備方法簡單，且產(chǎn)品的光催化活性高、穩(wěn)定性好，不需要復雜昂貴的設備、合成條件溫和。有利于大規(guī)模的推廣，可用于染料、苯酚等有機污染物的治理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:5）復合光催化劑的X射線衍射（XRD）圖。

圖2是本發(fā)明的AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:5）復合光催化劑的場發(fā)射透射電鏡圖。

圖3是本發(fā)明的AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:5）、（1:1）復合光催化劑作為光催化劑利用可見光（波長大于420nm）光降解帶色染料羅丹明B的活性情況。

圖4是染料羅丹明B溶液降解過程中的顏色變化。

圖5是本發(fā)明的AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:5）復合光催化劑作為光催化劑利用可見光（波長大于420nm）重復三次光降解帶色染料羅丹明B的穩(wěn)定性情況。

圖6是本發(fā)明的AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:5）合光催化劑作為光催化劑利用可見光（波長大于420nm）光降解無色苯酚的活性情況。

具體實施方式

實施例1

材料的制備步驟如下：將P25二氧化鈦1g移入100ml燒杯中，加入60ml三氟甲苯和8mmol苯甲醇，利用波長為365nm的紫外光照射8小時。用無水乙醇和去離子水反復洗滌后的固體樣品真空干燥，之后研磨成粉末得到氧空穴型二氧化鈦（OV-TiO₂）。

稱取0.4g OV-TiO₂ 粉末溶于180ml無水乙醇再加入1.019g AgNO₃在避光條件下磁力攪拌60分鐘后，在持續(xù)攪拌下把含有0.358g Na₂HPO₃·12H₂O的20ml水溶液逐滴加入，滴加速度在1滴/秒，滴加完成后再攪拌5小時后，抽濾、無水乙醇反復洗滌的固體在真空干燥箱60度干燥，得較高光催化活性的Ag₃PO₄/OV-TiO₂(1:5)復合光催化劑。{同時稱取0.08g OV-TiO₂粉末按上述步驟，得較高光催化活性的Ag₃PO₄/OV-TiO₂(1:1)復合光催化劑。}

將上述制備好的Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:5）復合催化劑取0.25g 溶于20ml的乙醇溶液中，超聲攪拌5分鐘后在磁力攪拌器上持續(xù)攪拌0.5小時，稱取0.006gNaI溶于1ml去離子水中然后逐滴加入到上述溶液，滴加完畢后避光攪拌2小時后減壓抽濾洗滌后真空干燥， 得到AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂(1:5)復合光催化劑。所述的AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂(1:5)復合光催化劑的X射線衍射（XRD）圖如圖1所示，場發(fā)射透射電鏡圖如圖2所示。{同時取0.25g Ag₃PO₄/OV-TiO₂(1:1)復合光催化劑按上述步驟制備，得到AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂(1:1)復合光催化劑。}

實施例2

將得到的AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:1）、（1:5）復合可見光催化劑進行羅丹明B光催化降解。分別稱取0.1g AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:1）、（1:5）復合光催化劑粉末加入100 mL 羅丹明B溶液(20 mg/L)中，避光攪拌60 min，使羅丹明B溶液在催化劑表面達到吸附/脫附平衡。然后開啟光源進行光催化反應，反應一定時間取4 mL反應液，經(jīng)高速離心的上清液，利用島津UV2550分光光度計檢測。根據(jù)溶液554nm處吸光度的變化來確定溶液中羅丹明B的濃度變化。光源利用300W 氙燈，使用濾光片使入射光為可見光（420nm<λ<800nm）。 利用10cm高的水層濾掉光源中的紅外線，防止反應液溫度升高，使光降解反應溫度穩(wěn)定在室溫狀態(tài)。羅丹明B溶液降解過程中顏色發(fā)生明顯變化，如圖3所示。

實施例3

羅丹明B的降解情況如圖4所示，單純的Ag₃PO₄作為光催化劑時羅丹明B在光照26 min后基本完全降解, Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:1）、（1:5）復合材料為光催化劑，羅丹明B在光照16 min后基本完全降解，AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:1）、（1:5）復合材料為光催化劑，羅丹明B在光照5 min左右后基本完全降解表明AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合光催化劑具有更高效的可見光光催化性能。

實施例4

重復降解羅丹明B三次如圖5所示，Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合材料為光催化劑時，重復三次后活性降低最快，當Ag₃PO₄作為光催化劑時次之，而AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂復合材料為光催化劑時，重復三次降解羅丹明B后仍然具有較好的光催化活性。

實施例5

所制備的復合光催化劑也具有降解苯酚的能力。如圖6所示，單純的Ag₃PO₄作為光催化劑時苯酚在光照200min后降解到40%以下，Ag₃PO₄/OV-TiO₂(1:5)復合材料為光催化劑，苯酚在光照120min左右后降解到35%，而AgI-Ag₃PO₄/OV-TiO₂（1:5）復合材料為光催化劑時，苯酚在光照60min后就可以降解到30%。