本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在可見(jiàn)光下具有高效降解多種有機(jī)染料活性的光催化劑的制備方法。更具體地說(shuō)，是一種具有等離子共振效應(yīng)的Ag/AgCl/CdWO₄光催化劑的制備和降解多種有機(jī)染料的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源和環(huán)境問(wèn)題日益突出，人們迫切希望能通過(guò)綠色、環(huán)保的方法來(lái)獲得清潔能源和去除污染物。近年來(lái)，半導(dǎo)體光催化技術(shù)，因其環(huán)境友好性、反應(yīng)條件溫和、能礦化有機(jī)污染物等優(yōu)點(diǎn)，成為處理難降解廢水的有效方法。TiO₂憑借其高效的光催化活性、化學(xué)穩(wěn)定性、廉價(jià)、無(wú)毒等特性，被作為光催化劑來(lái)廣泛研究。但TiO₂只能在紫外光下激發(fā)，對(duì)太陽(yáng)能的利用率較差，而限制了它的實(shí)際應(yīng)用。盡管科學(xué)家嘗試通過(guò)各種方法，如：形貌調(diào)控、摻雜、異質(zhì)結(jié)、表面改性、等離子共振等方法對(duì)其改性，但都無(wú)法從根本上解決其可見(jiàn)光響應(yīng)差的問(wèn)題。因此，研制和開(kāi)發(fā)具有優(yōu)良可見(jiàn)光響應(yīng)性能的光催化材料，成為光催化走向?qū)嵱没陌l(fā)展趨勢(shì)之一。

近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)CdWO₄具有較好的紫外光降解有機(jī)污染物性能，光學(xué)性能優(yōu)于TiO₂，是一類具有開(kāi)發(fā)前景的光催化材料。但由于其禁帶寬度較寬(約為3.8eV)，只能對(duì)紫外光進(jìn)行響應(yīng)，同樣，限制了它的實(shí)際應(yīng)用。人們發(fā)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)能有效改善其可見(jiàn)光催化性能。2016年申請(qǐng)專利CN105642316A公開(kāi)了一種制備BiOI/CdWO₄異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法，通過(guò)BiOI/CdWO₄異質(zhì)結(jié)得到了一種具有良好可見(jiàn)光催化活性的納米復(fù)合光催化劑，90分鐘降解羅丹明B可達(dá)90％，其活性較純BiOI和CdWO₄高。研究表明異質(zhì)結(jié)能有效促進(jìn)光生電子和空穴的分離，提高光催化性能。從文獻(xiàn)報(bào)道看，目前還沒(méi)有人通過(guò)等離子共振效應(yīng)來(lái)改進(jìn)CdWO₄的光催化性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在可見(jiàn)光下具有高效降解多種有機(jī)染料活性的光催化劑的制備。首先，以水和乙二醇作混合溶劑，通過(guò)水熱法制得CdWO₄材料，然后采用浸漬和光還原法制備了具有等離子共振效應(yīng)的Ag/AgCl/CdWO₄光催化劑。所得催化劑中的Ag/AgCl等離子共振效應(yīng)將有利于材料對(duì)可見(jiàn)光的吸收；同時(shí)，材料特有的Ag/AgCl/CdWO₄異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)將利于光生電子和空穴的有效分離，使光生電子和空穴得到充分利用。也就是說(shuō)，通過(guò)異質(zhì)結(jié)構(gòu)造和等離子共振效應(yīng)的協(xié)同作用，有效地提高了CdWO₄的光催化性能。實(shí)現(xiàn)了在可見(jiàn)光下高效催化降解多種有機(jī)染料的特性。

本發(fā)明的效果和優(yōu)點(diǎn)：

此法制備的催化劑在可見(jiàn)光照射下對(duì)金橙II、甲基橙、甲基藍(lán)、孔雀綠、結(jié)晶紫和羅丹明B等有機(jī)染料具有優(yōu)異的光催化降解性能；10分鐘有機(jī)染料降解率為95％以上，礦化率高達(dá)93％，可重復(fù)使用。

本發(fā)明涉及的生產(chǎn)工藝條件簡(jiǎn)單、原料易得，所得的材料具有高效的光響應(yīng)程度，工業(yè)應(yīng)用前景廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1為具有等離子共振效應(yīng)的Ag/AgCl/CdWO₄光催化劑和CdWO₄的XRD圖；

圖2為可見(jiàn)光下Ag/AgCl/CdWO₄光催化劑降解多種有機(jī)染料的降解效率圖。

具體實(shí)施方式

1、具有等離子共振效應(yīng)的Ag/AgCl/CdWO₄光催化劑的制備

實(shí)施例1：

(1)CdWO₄的合成

分別稱取2mmol的Na₂WO₄·2H₂O和2mmol的Cd(NO₃)₂·4H₂O，溶于水和乙二醇組成的混合溶液中，不斷攪拌至溶解；轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜，100℃，水熱晶化2天；抽濾，洗滌，干燥；即得CdWO₄，與單斜相(卡片JCPDS14-0676)吻合，產(chǎn)物XRD見(jiàn)附圖1，測(cè)定其比表面積為78.4m²/g。

(2)具有等離子共振效應(yīng)的Ag/AgCl/CdWO₄光催化劑的制備

(a)稱取0.4mmol AgNO₃，將其加到30mL的乙醇水溶液中，加入水熱法制得的CdWO₄，不斷攪拌至分散均勻；稱取0.4mmol KCl將其加到20mL的乙醇水溶液中，溶解，然后將其滴加到含CdWO₄、AgNO₃的乙醇水溶液中；滴加完成后，繼續(xù)攪拌30～120分鐘，至生成的AgCl充分浸漬到CdWO₄上；

(b)將上述溶液在鹵燈下光照30分鐘，將AgCl部分還原成Ag；然后靜置，抽濾，洗滌，并將其干燥，即得具有等離子共振效應(yīng)的Ag/AgCl/CdWO₄光催化劑；產(chǎn)物的XRD見(jiàn)附圖1。

2、具有等離子共振效應(yīng)的Ag/AgCl/CdWO₄光催化劑降解有機(jī)染料實(shí)驗(yàn)

通過(guò)在可見(jiàn)光下降解金橙II、甲基橙、甲基藍(lán)、孔雀綠、結(jié)晶紫和羅丹明B溶液來(lái)評(píng)價(jià)所制備催化劑的光催化性能。具體實(shí)施如下：

稱取0.1g催化劑，將其分散于100ml的10mg/L所選染料溶液的燒杯(250ml)中，在黑暗條件下磁力攪拌30min，使其能夠達(dá)到吸-脫附平衡，待其平衡后。以300W氙燈做為光源，并通過(guò)截波玻璃濾去波長(zhǎng)小于420nm紫外光，每隔一定的反應(yīng)時(shí)間，取5mL反應(yīng)溶液，并通過(guò)高速離心機(jī)分離，取上層離心液。離心液經(jīng)由紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)，并觀測(cè)最大吸收峰值強(qiáng)度的變化來(lái)推測(cè)染料降解的濃度變化。結(jié)果表明，本發(fā)明的Ag/AgCl/CdWO₄光催化劑，在10分鐘內(nèi)降解率為95％，見(jiàn)附圖2。進(jìn)一步測(cè)其TOC值，發(fā)現(xiàn)從起始的900ppm降為60ppm，礦化率達(dá)93％；重復(fù)使用4次，其降解率保持不變。