光催化劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲輔助光還原條件下沉積Ag粒子以制備空殼結(jié)構(gòu)Ag/Bi2W06光催化劑的方法，并應(yīng)用于可見光下光催化降解RhB溶液。
【背景技術(shù)】
[0002]非1102系光催化劑由于可控的能帶結(jié)構(gòu)使其光響應(yīng)范圍較T12有了很大的提高。Bi系列光催化劑由于其6s軌道與O 2p軌道雜化，故而能有效地提高價(jià)帶頂?shù)奈恢茫钇湓诳梢姽鈪^(qū)有很好的響應(yīng)。Bi2WO6作為代表性可見光催化劑是典型的Aurivillius氧化物，由共角的WO6八面體的片層和氧化鉍片層組成。目前，合成該材料的多種方法如固相合成法與水熱法等可得到如納米片、納米粒子與微球等結(jié)構(gòu)。但是仍存在光生載流子復(fù)合幾率較大，光吸收強(qiáng)度較低等缺點(diǎn)，因此有必要對Bi2WO6進(jìn)行修飾以提高催化活性。目前，Ag粒子由于良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及可見光區(qū)的Plasma效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，將Ag負(fù)載于Bi2WO6將有利于提高催化劑的可見光吸收，促進(jìn)光生空穴和光生電子的分離，從而有助于提高催化劑的光催化活性。目前負(fù)載Ag粒子的方法主要有紫外光還原法及水熱法等，但仍存在沉積量較小且粒子分布不均勻等問題。本專利通過超聲波的空化效應(yīng)輔助光還原的過程以合成Ag/Bi2W06，使得Ag粒子均勻分布且粒徑更小，并與催化劑的結(jié)合力更強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種可見光催化劑的制備方法，并將其應(yīng)用于可見光下降解RhB溶液。所得到的光催化劑中Ag粒子分布均勻，具有較高的結(jié)晶度以及空殼結(jié)構(gòu)。超聲輔助光還原過程所制備的催化劑在可見光下降解RhB溶液的反應(yīng)中，具有更高的光催化活性。
[0004]具體制備步驟詳述如下:
[0005]一種超聲輔助光還原沉積Ag粒子以制備空殼結(jié)構(gòu)Ag/Bi2W06光催化劑的方法，其特征在于，具體制備過程是:
[0006]A.將一定量的AgN03分散到純水中，然后加入一定量的甲醇，攪拌溶解，再加入一定量Bi2W06，繼續(xù)攪拌;其中Ag與Bi2W06的摩爾比是0.75% ；
[0007]B.在紫外光下照射并同時(shí)超聲，之后用純水洗滌并于80°C干燥6h，即可得空殼結(jié)構(gòu)Ag/Bi2W06光催化劑。
[0008]載體Bi2W06是用離子液體1-十六烷基_3_甲基咪唑四氟硼酸鹽輔助乙二醇-乙醇體系釜熱法所制備。
[0009]所述紫外光波長為365nm，超聲功率為90W。
[0010]上方法制備的催化劑應(yīng)用于可見光下光催化降解羅丹明B(RhB)溶液，實(shí)驗(yàn)過程如下:將50mg催化劑與10mL RhB溶液(10mg/L)在燒杯中混合，于500W氙燈下照射進(jìn)行光催化反應(yīng)，用濾波片將波長小于420nm入射光去除。通過測定反應(yīng)物的吸光度確定其濃度并計(jì)算降解率。每次活性測試均重復(fù)三次，重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在允許的誤差范圍以內(nèi)(<5%)。
[0011]本發(fā)明解決了單純光還原或者超聲沉積Ag粒子造成的粒子分散度小、負(fù)載量低等問題。超聲與光還原的同步進(jìn)行時(shí)所產(chǎn)生的超聲-光還原(Ultrasonic-Photoreduct1n)協(xié)同作用機(jī)制，通過超聲波的空化效應(yīng)對Bi2WO^f化劑表面產(chǎn)生沖擊力，使得Ag +更易分散且生成的Ag粒子的粒徑更小，并與催化劑的結(jié)合力更強(qiáng)。該催化劑在可見光催化降解RhB染料溶液過程中顯示出優(yōu)良的光催化性能。該方法所用原料簡單易得，制備周期短，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1 (a)實(shí)施例1與(b)實(shí)施例2的FESEM照片，插圖為TEM照片。
[0013]圖2實(shí)施例1-5的XRD圖譜。
[0014]圖3實(shí)施例1-5的UV-vis DRS圖譜。
[0015]圖4實(shí)施例1-5的可見光下降解RhB活性。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明所用的原料均為分析純。
[0017]實(shí)施例1
[0018]1.50ml AgNO3 (2.00mmol/L)分散到50ml純水中，然后加入5.0ml甲醇，攪拌1min,再加入0.400mmol Bi2WO6,攪拌20min后，在波長為365nm紫外燈下照射20min，同時(shí)超聲20min(功率為90W)，之后用純水洗滌3次并于80°C干燥6h，即可得空殼結(jié)構(gòu)Ag/Bi2WO6,圖1(a)為實(shí)施例1的FESEM圖，插圖為其TEM圖，可看出實(shí)施例1具有完整的空殼結(jié)構(gòu)，且不受超聲作用的影響。圖2中XRD圖譜顯示本實(shí)施例為斜方晶系的Bi2WO6晶相(PDF39-0256)，結(jié)晶度高，無其它雜質(zhì)晶相的生成。圖3中UV-vis DRS圖譜顯示為實(shí)施例具有最強(qiáng)的可見光吸收。
[0019]將催化劑應(yīng)用于RhB的光催化降解實(shí)驗(yàn)。稱取50mg催化劑，加入10mL RhB溶液(10mg/L)混合均勻并于暗處攪拌Ih以達(dá)到吸附平衡。之后以500W氙燈為可見光光源進(jìn)行光催化降解，并用濾波片將波長小于420nm的入射光去除。反應(yīng)過程中取上層清液采用分光光度計(jì)測量其吸光度并計(jì)算降解率。每次實(shí)驗(yàn)均重復(fù)三次，實(shí)驗(yàn)誤差在允許范圍內(nèi)?5% )。圖4中的降解活性結(jié)果表明本實(shí)施例具有最佳的光催化降解活性。
[0020]實(shí)施例2
[0021]光還原過程中未使用超聲，其他制備條件與實(shí)施例1相同。圖1(b)中FESEM與TEM圖，可看出實(shí)施例2所得到的催化劑亦是空殼結(jié)構(gòu)。圖2中XRD圖譜顯示本實(shí)施例為斜方晶系的Bi2WO6晶相(PDF 39-0256)，結(jié)晶度高，無其它雜質(zhì)晶相的生成。圖3中UV-visDRS圖譜顯示為實(shí)施例具有較強(qiáng)的可見光吸收。圖4中的降解活性結(jié)果表明本實(shí)施例具有可見光催化活性。
[0022]實(shí)施例3
[0023]無光還原過程，僅采用超聲處理20min，其他制備條件與實(shí)施例1相同。圖2中XRD圖譜顯示本實(shí)施例為斜方晶系的Bi2WO6晶相(PDF 39-0256)，結(jié)晶度高，無其它雜質(zhì)晶相的生成。圖3中UV-vis DRS圖譜顯示為實(shí)施例具有較強(qiáng)的可見光吸收。圖4中的降解活性結(jié)果表明本實(shí)施例具有可見光催化活性。
[0024]實(shí)施例4
[0025]先超聲20min后光還原20min，其它制備條件與實(shí)施例1相同。圖2中XRD圖譜顯示本實(shí)施例為斜方晶系的Bi2WO6晶相(PDF 39-0256)，結(jié)晶度高，無其它雜質(zhì)晶相的生成。圖3中UV-vis DRS圖譜顯示為實(shí)施例具有較強(qiáng)的可見光吸收。圖4中的降解活性結(jié)果表明本實(shí)施例具有可見光催化活性。
[0026]實(shí)施例5
[0027]先光還原20min后超聲20min，其它制備條件與實(shí)施例1相同。圖2中XRD圖譜顯示本實(shí)施例為斜方晶系的Bi2WO6晶相(PDF 39-0256)，結(jié)晶度高，無其它雜質(zhì)晶相的生成。圖3中UV-vis DRS圖譜顯示本實(shí)施例具有較強(qiáng)的可見光吸收。圖4中的降解活性結(jié)果表明本實(shí)施例具有可見光催化活性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲輔助光還原沉積Ag粒子以制備空殼結(jié)構(gòu)Ag/Bi 2W06光催化劑的方法，其特征在于，具體制備過程是: A.將一定量的AgNO3分散到純水中，然后加入一定量的甲醇，攪拌溶解，再加入一定量Bi2WO6，繼續(xù)攪拌;其中Ag與Bi2WO6的摩爾比是0.75% ； B.在紫外光下照射并同時(shí)超聲，之后用純水洗滌并于80°C干燥6h，即可得空殼結(jié)構(gòu)Ag/Bi2W06光催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，載體Bi2W06是用離子液體1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽輔助乙二醇-乙醇體系釜熱法所制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，紫外光波長為365nm，超聲功率為90W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述方法制備的催化劑應(yīng)用于可見光下光催化降解羅丹明B(RhB)溶液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超聲輔助光還原法沉積Ag粒子以制備空殼結(jié)構(gòu)Ag/Bi2WO6光催化劑的方法，解決了單純光還原或者超聲沉積Ag粒子造成的粒子分散度小、負(fù)載量低等問題。超聲與光還原的同步進(jìn)行時(shí)所產(chǎn)生的超聲-光還原(Ultrasonic-Photoreduction)協(xié)同作用機(jī)制，通過超聲波的空化效應(yīng)對Bi2WO6催化劑表面產(chǎn)生沖擊力，使得Ag+更易分散且生成的Ag粒子的粒徑更小，并與催化劑的結(jié)合力更強(qiáng)。該催化劑在可見光催化降解RhB染料溶液過程中顯示出優(yōu)良的光催化性能。該方法所用原料簡單易得，制備周期短，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】B01J23-68, A62D101-28, A62D3-17
【公開號】CN104549269
【申請?zhí)枴緾N201410849392
【發(fā)明人】霍宇凝, 潘改芳, 鐘加輝, 胡昌群, 尹海波, 侯如靜, 李和興
【申請人】上海師范大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日