專利名稱：Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有可見光活性的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料的制備方法，屬于光催化劑新材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，環(huán)境污染已成為威脅人類生存的一個(gè)嚴(yán)重問題，而迅速發(fā)展起來的半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)已成為治理環(huán)境問題的一種有效方法。TiO2因?yàn)榫哂醒趸芰?qiáng)、無毒、 廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，是廣泛應(yīng)用于環(huán)境治理的光催化劑。但是由于二氧化鈦的帶隙能只能被紫外光激發(fā)，所以僅含3% -5%紫外光的太陽光譜很難激發(fā)TW2的光催化活性，因此，開發(fā)一種能夠有效利用可見光的光催化材成為很多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。近幾年，納米貴金屬由于具有很強(qiáng)的可見光等離子體共振效應(yīng)，能夠增強(qiáng)光催化劑的可見光吸收，已成為光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。Ag@AgX(X = Cl，Br)等離子體光催化劑已被研究并證明具有較高的可見光催化活性。然而，在實(shí)際光催化過程中所用的懸浮體系使光催化劑粉末難以分離和回收，而制約了光催化劑的實(shí)際應(yīng)用及推廣。粘土礦物因其價(jià)格低廉、比表面積大、強(qiáng)的吸附能力及易回收等優(yōu)點(diǎn)，因此，粘土可作為光催化劑的載體。目前關(guān)于此復(fù)合材料(Ag-AgBr/凹凸棒)的制備及其催化應(yīng)用尚未見有關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，此方法制備的復(fù)合光催化材料具有較好的可見光光催化性能，制備方法簡單。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是=Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，特征在于它包括以下步驟1)將凹凸棒石粘土分散于去離子水中，配制成質(zhì)量濃度為Iwt. %的凹凸棒石懸浮液，超聲30min ；2)按照Ag離子/凹凸棒石粘土的比例為l-3mmol/g，在攪拌的條件下，將硝酸銀加入到上述超聲后的凹凸棒石懸浮液中，無光下室溫?cái)嚢?0min，得到懸浮溶液；3)按照硝酸銀與溴化鈉的物質(zhì)量比分別為(1.5-1) (1-1. 5)，向上述懸浮溶液中加入溴化鈉溶液，滴加時(shí)間為0. 5-lh，滴加完后室溫下無光攪拌他，然后離心分離，在 70°C下烘干，得到AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料；4)將得到的AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料加去離子水，配制成濃度為Iwt. %的懸浮液，在攪拌的條件下，用可見光(λ > 400nm)照射懸浮液30min，其中復(fù)合材料中的AgBr顆粒表面的部分Ag+被還原成金屬銀，然后離心分離，在70°C下烘干，即得到Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料。所述超聲的頻率為59KHz，功率為90W。所述可見光(λ > 400nm)照射為300W鏑燈照射。
硝酸銀與溴化鈉的物質(zhì)量比分別為1.5 1。硝酸銀與溴化鈉的物質(zhì)量比分別為1 1。硝酸銀與溴化鈉的物質(zhì)量比分別為1 1.5。本發(fā)明制備Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的方法，除可應(yīng)用于制備 Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料外，還可以用于制備其他可見光活性的Ag-鹵化銀/粘土復(fù)合光催化劑，如，Ag-AgCl/凹凸棒、Ag-AgBr/累托石復(fù)合光催化劑等。所制備的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的可見光催化活性是通過可見光催化降解水溶液中的羅丹明B進(jìn)行表征的。實(shí)驗(yàn)過程如下羅丹明B的初始濃度為5mg/L，以 300W鏑燈模擬可見光光源，并用濾光片過濾掉波長400nm以下的紫外光。實(shí)驗(yàn)時(shí)稱取0. 15g 的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料于500mL的燒杯中，加入IOOmL羅丹明B溶液模擬染料廢水，然后加入磁轉(zhuǎn)子，放入光催化反應(yīng)器中。先利用磁力攪拌器進(jìn)行避光攪拌20min， 以使催化劑和溶液達(dá)到充分的接觸，取樣一次。接著開啟300W鏑燈模擬可見光光源(λ > 400nm)，隔一定時(shí)間后取樣一次，檢測(cè)溶液中有機(jī)廢水的濃度，以評(píng)價(jià)該光催化劑的降解效^ ο本發(fā)明的有益效果是所制備的復(fù)合光催化材料在可見光下對(duì)羅丹明B具有較高的光催化活性，在可見光下能夠有效的降解有機(jī)污染物。以凹凸棒石粘土為復(fù)合光催化材料的載體，從而提高了催化劑的吸附性能和可回收利用性能。制備工藝簡單，成本低，易于推廣應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明不同材料的粉晶X射線衍射(XRD)圖；a 凹凸棒石粘土(凹凸棒石原礦)，b 實(shí)施例4制備的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料。圖2是本發(fā)明Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料對(duì)羅丹明B的光催化降解效果圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，它包括以下步驟1)稱取2g的凹凸棒石粘土(即凹凸棒粘土)分散于200mL去離子水中，超聲 30min，配制質(zhì)量濃度為Iwt. %的凹凸棒石懸浮液。2)按硝酸銀中Ag離子/凹凸棒石粘土的比例為3mmol/g，稱量1. 02g硝酸銀于上述凹凸棒石懸浮液中，無光下室溫下攪拌30分鐘，得到懸浮溶液。3)按照 η (AgNO3) η (NaBr)為 1.5 1，量取 80mL、0. 05mol/L 的溴化鈉溶液，用蠕動(dòng)泵緩慢滴入上述懸浮溶液(滴加時(shí)間為0. 5-lh)，然后在室溫、無光下攪拌6h，離心分離樣品，在70°C下烘干，得到AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料。4)將得到的AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料加去離子水，配制成濃度為Iwt. %的懸浮液，在攪拌的條件下，用可見光(300W鏑燈，λ > 400nm)照射懸浮液30min，然后離心分離，在70°C下烘干，即得到Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料。使用該實(shí)施例合成的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料降解羅丹明B，Ag-AgBr/ 凹凸棒石復(fù)合光催化材料投加量為1. 5g/L，羅丹明B溶液的濃度為5mg/L，使用可見光 (300W鏑燈，λ > 400nm)照射IOmin后，羅丹明B的降解率為100%。實(shí)施例2Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，它包括以下步驟1)稱取2g的凹凸棒石粘土分散于200mL去離子水中，超聲30min，配制質(zhì)量濃度為Iwt. %的凹凸棒石懸浮液。2)按硝酸銀中Ag離子/凹凸棒石粘土的比例為2mmol/g，稱量0. 679g硝酸銀于上述凹凸棒石懸浮液中，無光下室溫下攪拌30分鐘，得到懸浮溶液。3)按照 η (AgNO3) η (NaBr)為 1.5 1，量取 53. 34mL0. 05mol/L 的溴化鈉溶液， 用蠕動(dòng)泵緩慢滴入上述懸浮溶液(滴加時(shí)間為0. 5-lh)，室溫?zé)o光下攪拌6h，離心分離樣品并在70°C下烘干，得到AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料。4)將得到的AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料加去離子水，配制成濃度為Iwt. %的懸浮液，在攪拌的條件下，用可見光(300W鏑燈，λ > 400nm)照射懸浮液30min，然后離心分離， 在70°C下烘干，即得到Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料。使用該實(shí)施例合成的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料降解羅丹明B，Ag-AgBr/ 凹凸棒石復(fù)合光催化材料投加量為1. 5g/L，羅丹明B溶液的濃度為5mg/L，使用可見光(λ > 400nm)照射IOmin后，羅丹明B的降解率為99. 9%。實(shí)施例3Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，它包括以下步驟1)稱取2g的凹凸棒石粘土分散于200mL去離子水中，超聲30min，配制質(zhì)量濃度為Iwt. %的凹凸棒石懸浮液。2)按硝酸銀中Ag離子/凹凸棒石粘土的比例為lmmol/g，稱量0.339g硝酸銀于上述凹凸棒石懸浮液中，無光下室溫下攪拌30分鐘，得到懸浮溶液。3)按照 η (AgNO3) η (NaBr)為 1.5 1，量取洸.6mL、0. 05mol/L 的溴化鈉溶液， 用蠕動(dòng)泵緩慢滴入上述懸浮溶液(滴加時(shí)間為0. 5-lh)，室溫、無光下攪拌6h，離心分離樣品并在70°C下烘干，得到AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料。4)將得到的AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料于加去離子水，配制成濃度為Iwt. %的懸浮液，在攪拌的條件下，用可見光(300W鏑燈，λ > 400nm)照射懸浮液30min，然后離心分離， 在70°C下烘干，即得到Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料。使用該實(shí)施例合成的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料降解羅丹明B，Ag-AgBr/ 凹凸棒石復(fù)合光催化材料投加量為1. 5g/L，羅丹明B溶液的濃度為5mg/L，使用可見光 (300W鏑燈，λ > 400nm)照射IOmin后，羅丹明B的降解率為77. 3%。實(shí)施例4Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，它包括以下步驟1)稱取2g的凹凸棒石粘土分散于200mL去離子水中，超聲30min，配制質(zhì)量濃度為Iwt. %的凹凸棒石懸浮液。2)按硝酸銀中Ag離子/凹凸棒石粘土的比例為2mmol/g，稱量0. 679g硝酸銀于上述懸浮液中，無光下室溫下攪拌30分鐘，得到懸浮溶液。3)按照 η (AgNO3) η (NaBr)Sl 1，量取 80mL、0. 05mol/L 的溴化鈉溶液，用蠕動(dòng)泵緩慢滴入上述懸浮溶液(滴加時(shí)間為0. 5-lh)，室溫?zé)o光下攪拌6h，離心分離樣品并在 70°C下烘干，得到AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料。4)將得到的AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料加去離子水，配制成濃度為Iwt. %的懸浮液，在攪拌的條件下，用可見光(300W鏑燈，λ > 400nm)照射懸浮液30min，然后離心分離， 在70°C下烘干，即得到Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料。使用該實(shí)施例合成的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料降解羅丹明B，Ag-AgBr/ 凹凸棒石復(fù)合光催化材料投加量為1. 5g/L，羅丹明B溶液的濃度為5mg/L，使用可見光 (300W鏑燈，λ > 400nm)照射IOmin后，羅丹明B的降解率為100%。說明此方法制備的復(fù)合材料在可見光下光催化性能良好。實(shí)施例5Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，它包括以下步驟1)稱取2g的凹凸棒石粘土分散于200mL去離子水中，超聲30min，配制質(zhì)量濃度為Iwt. %的凹凸棒石懸浮液。2)按硝酸銀中Ag離子/凹凸棒石粘土的比例為2mmol/g，稱量0. 679g硝酸銀于上述凹凸棒石懸浮液中，無光下室溫下攪拌30分鐘，得到懸浮溶液。3)按照 η (AgNO3) η (NaBr)Sl 1. 5，量取 120mL、0. 05mol/L 的溴化鈉溶液， 用蠕動(dòng)泵緩慢滴入上述懸浮溶液(滴加時(shí)間為0. 5-lh)，室溫?zé)o光下攪拌6h，離心分離樣品并在70°C下烘干，得到AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料。4)將得到的AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料加去離子水，配制成濃度為Iwt. %的懸浮液，在攪拌的條件下，用可見光(300W鏑燈，λ > 400nm)照射懸浮液30min，然后離心分離， 在70°C下烘干，即得到Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料。使用該實(shí)施例合成的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料降解羅丹明B，Ag-AgBr/ 凹凸棒石復(fù)合光催化材料投加量為1. 5g/L，羅丹明B溶液的濃度為5mg/L，使用可見光 (300W鏑燈，λ > 400nm)照射IOmin后，羅丹明B的降解率為75. 5%。
權(quán)利要求
1.Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟1)將凹凸棒石粘土分散于去離子水中，配制成質(zhì)量濃度為Iwt.%的凹凸棒石懸浮液， 超聲30min ；2)按照Ag離子/凹凸棒石粘土的比例為l-3mmol/g，在攪拌的條件下，將硝酸銀加入到上述超聲后的凹凸棒石懸浮液中，無光下室溫?cái)嚢?0min，得到懸浮溶液；3)按照硝酸銀與溴化鈉的物質(zhì)量比分別為(1.5-1) (1-1. 5)，向上述懸浮溶液中加入溴化鈉溶液，滴加時(shí)間為0. 5-lh，滴加完后室溫下無光攪拌6h，然后離心分離，在70°C下烘干，得到AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料；4)將得到的AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料加去離子水，配制成濃度為Iwt.%的懸浮液，在攪拌的條件下，用可見光(λ > 400nm)照射懸浮液30min，然后離心分離，在70°C下烘干， 即得到Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，其特征在于所述可見光照射為300W鏑燈照射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，其特征在于硝酸銀與溴化鈉的物質(zhì)量比分別為1.5 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，其特征在于硝酸銀與溴化鈉的物質(zhì)量比分別為1 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，其特征在于硝酸銀與溴化鈉的物質(zhì)量比分別為1 1.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有可見光活性的Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料的制備方法。Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟1)將凹凸棒石粘土分散于去離子水中，配制成質(zhì)量濃度為1wt.％的凹凸棒石懸浮液；2)按照Ag離子/凹凸棒石粘土的比例為1-3mmol/g，在攪拌的條件下，將硝酸銀加入，攪拌，得到懸浮溶液；3)按照硝酸銀與溴化鈉的物質(zhì)量比分別為(1.5-1)∶(1-1.5)，向上述懸浮溶液中加入溴化鈉溶液，攪拌6h烘干，得到AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料；4)用可見光(λ＞400nm)照射AgBr/凹凸棒石復(fù)合材料，得到Ag-AgBr/凹凸棒石復(fù)合光催化材料。此方法制備的復(fù)合光催化材料具有較好的可見光光催化性能，制備方法簡單。
文檔編號(hào)B01J27/13GK102407149SQ201110345230
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者張高科, 楊艷青 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)