本發(fā)明涉及一種磷酸銀/溴化銀復(fù)合光催化劑的制備方法，具體涉及一種以Ag₃PO₄和NaBr為原料，利用機(jī)械化學(xué)法在常溫下通過控制反應(yīng)物摩爾比、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速和研磨時(shí)間制備高催化效率Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑的新方法。

背景技術(shù)：

光催化劑具有降解有機(jī)污染物完全，不產(chǎn)生二次污染，易操作等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的研究和應(yīng)用。Ag₃PO₄作為一種新興的光催化劑，在吸收光波長大于420nm時(shí)的量子效率達(dá)到90％，具有高效降解有機(jī)污染物的能力。但是Ag₃PO₄微溶于水且具有光化學(xué)腐蝕等特性而影響其在光催化過程中穩(wěn)定性和光催化活性。已有研究表明，通過Ag₃PO₄和AgBr的復(fù)合能夠減少磷酸銀在水溶液中的溶解，促進(jìn)光生載流子的分離，提高光催化效率。Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑的制備方法有水熱法、共沉淀法、離子交換法等。這些制備方法通常需要加入昂貴的試劑，或者通過苛刻的反應(yīng)條件、繁瑣的操作步驟來實(shí)現(xiàn)。

機(jī)械化學(xué)法是一種制備光催化劑的常用方法，通過剪切、磨擦、沖擊、擠壓等手段，對固體、液體等凝聚態(tài)物質(zhì)施加機(jī)械能，誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的動(dòng)力是機(jī)械力，因而反應(yīng)無須高溫、高壓等苛刻條件即可完成。

本發(fā)明的過程是將Ag₃PO₄和NaBr在常溫下按照一定摩爾比在球磨機(jī)中轉(zhuǎn)速200-300r/min條件下研磨10-20分鐘，固體粒子在機(jī)械力作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成AgBr，用去離子水溶解多余的NaBr，得到Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑。通過控制反應(yīng)物的摩爾比、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速和研磨時(shí)間，可以制備出不同摩爾比的Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑，是一種易操作、生產(chǎn)成本低的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種磷酸銀/溴化銀復(fù)合光催化劑的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種磷酸銀/溴化銀復(fù)合光催化劑的制備方法，所述方法為：將4.0克Ag₃PO₄和1.96克NaBr按照摩爾比1：2在球磨機(jī)中轉(zhuǎn)速300r/min條件下研磨20min。用去離子水溶解多余的NaBr，得到Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑，其中Ag₃PO₄與AgBr的摩爾量之比為1：2.98。

進(jìn)一步地，所述Ag₃PO₄通過以下方法制備得到：將90mmol質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的磷酸溶解于2400mL去離子水中，加入75mmol AgNO₃，磁力攪拌后溶解。然后加入1125mmol尿素，室溫下磁力攪拌30分鐘。將混合溶液轉(zhuǎn)移到帶有四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜，置于80℃烘箱，反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，用真空泵過濾分離產(chǎn)物，去離子水洗滌，70℃干燥12小時(shí)，得到Ag₃PO₄產(chǎn)物。

進(jìn)一步地，所述瑪瑙磨球與原料質(zhì)量比為2：1，球磨氣氛為空氣。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明首次機(jī)械化學(xué)法制備了Ag₃PO₄/AgBr高催化效率復(fù)合光催化劑；

(2)本發(fā)明首次通過控制反應(yīng)物摩爾比、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速和研磨時(shí)間制備不同摩爾配比的Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑；

(3)本發(fā)明采用機(jī)械化學(xué)法制備Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑，球磨機(jī)在低轉(zhuǎn)速、短時(shí)間條件下研磨，即可以實(shí)現(xiàn)，具有易操作、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為磷酸銀的XRD圖；

圖2為磷酸銀：溴化鈉＝3：1所得產(chǎn)物的XRD圖；

圖3為磷酸銀：溴化鈉＝2：1所得產(chǎn)物的XRD圖；

圖4為磷酸銀：溴化鈉＝1：1所得產(chǎn)物的XRD圖；

圖5為磷酸銀：溴化鈉＝1：2所得產(chǎn)物的XRD圖；

圖6為磷酸銀：溴化鈉＝1：3所得產(chǎn)物的XRD圖；

圖7為磷酸銀：溴化鈉＝1：4所得產(chǎn)物的XRD圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

90mmol 85wt％的磷酸溶解于2400mL去離子水中，加入75mmol AgNO₃，磁力攪拌后溶解。1125mmol尿素加入到溶液中，室溫下磁力攪拌30分鐘。將溶液轉(zhuǎn)入帶有四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜，置于80℃烘箱，反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，用真空泵過濾分離產(chǎn)物，去離子水洗滌，70℃干燥12小時(shí)，得到Ag₃PO₄產(chǎn)物。

光催化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)在夾套式光催化反應(yīng)器中進(jìn)行，采用500W氙燈作為光源(帶420nm濾光片)，光源垂直于反應(yīng)器中部，距離反應(yīng)器10cm。在光催化反應(yīng)器中，取0.2g Ag₃PO₄置于100mL濃度為10.0mg/L的羅丹明B溶液中，在暗室中磁力攪拌30min，開啟光源，通入循環(huán)冷卻水，反應(yīng)1小時(shí)后，光催化降解效率為20.02％。

實(shí)施例2：

(1)Ag₃PO₄的制備

90mmol 85％的磷酸溶解于2400mL去離子水中，加入75mmol AgNO₃，磁力攪拌后溶解。1125mmol尿素加入到溶液中，室溫下磁力攪拌30分鐘。將溶液轉(zhuǎn)入帶有四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜，置于80℃烘箱，反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，用真空泵過濾分離產(chǎn)物，去離子水洗滌，70℃干燥12小時(shí)，得到Ag₃PO₄產(chǎn)物。

(2)Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑的制備

常溫下將4.0克Ag₃PO₄和一定質(zhì)量NaBr按照不同摩爾配比(如表1所示)在球磨機(jī)中研磨10-20分鐘(如表1所示)，球磨轉(zhuǎn)速200-300r/min，瑪瑙磨球與原料質(zhì)量比為2：1，球磨氣氛為空氣；固體粒子在機(jī)械力作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成AgBr。將研磨后的固體轉(zhuǎn)移到燒杯中，加入去離子水，攪拌溶液使未反應(yīng)的NaBr溶解在水中，用真空泵過濾分離固體和溶液，固體用去離子水洗滌，得到Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑。

(3)產(chǎn)物XRD

利用XRD粉末衍射測試表征復(fù)合物組成，結(jié)果表明，復(fù)合物組成為Ag₃PO₄/AgBr，沒有其它物質(zhì)的雜峰，Ag₃PO₄的衍射峰與其立方晶相標(biāo)準(zhǔn)卡JCPDS 06-0505完全一致，AgBr的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡JCPDS 06-0438完全一致，并利用峰面積計(jì)算出Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合物的摩爾比，分別如表1所示。

(4)光催化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

光催化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)在夾套式光催化反應(yīng)器中進(jìn)行，采用500W氙燈作為光源(帶420nm濾光片)，光源垂直于反應(yīng)器中部，距離反應(yīng)器10cm。取0.2g Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑置于100mL濃度為10.0mg/L的羅丹明B溶液中，在暗室中磁力攪拌30min，開啟光源，通入循環(huán)冷卻水，光催化反應(yīng)1小時(shí)后取樣，用一次性濾膜過濾去除催化劑，用721分光光度計(jì)在553nm處測定溶液吸光度，計(jì)算光催化降解效率。

表1不同配比、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速和研磨時(shí)間所得產(chǎn)物的光催化降解效率

由上表可知，通過控制反應(yīng)物的摩爾比、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速和研磨時(shí)間，可以制備出不同摩爾比的Ag₃PO₄/AgBr復(fù)合光催化劑。復(fù)合光催化劑可有效防止Ag₃PO₄在溶液中的溶解，提高其光降解穩(wěn)定性。另外，由于AgBr特殊的導(dǎo)帶和價(jià)帶結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)光生電子-空穴對通過異質(zhì)結(jié)更好的傳輸和分離。AgBr的導(dǎo)帶和價(jià)帶位置比Ag₃PO₄更負(fù)，AgBr價(jià)帶中的電子很容易遷移到Ag₃PO₄表面，同時(shí)Ag₃PO₄價(jià)帶中的電子很容易遷移到AgBr價(jià)帶上，這樣提高了光生電子和空穴的分離效率。