一種溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，本發(fā)明還涉及該復(fù)合光催化材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]81?04是一種典型的鉍基多功能材料，帶隙3.85eV，性質(zhì)穩(wěn)定，在磷酸鹽離子傳感器、微波介質(zhì)、放射性元素的共沉淀與分離等領(lǐng)域已有了廣泛的應(yīng)用，然而在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用卻由于其僅對(duì)紫外光響應(yīng)，可見光催化性能不高而受到限制。溴化銀，帶隙2.60eV，能吸收500nm以下的可見光，但光照下不穩(wěn)定，易分解。針對(duì)以上兩種光催化材料的缺陷，開發(fā)出可見光催化活性高且性能穩(wěn)定的新材料是磷酸鉍和溴化銀實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，解決磷酸鉍可見光催化活性不高和溴化銀穩(wěn)定性差、易分解的問題。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，將溴化銀納米顆粒沉積在微米級(jí)棒狀結(jié)構(gòu)磷酸鉍表面，其中溴化銀是磷酸鉍摩爾量的5.0?14.6at % ο
[0006]本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，一種溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施:
[0007]步驟I，制備磷酸鉍
[0008]將Bi (NO3) 3.5H20溶于硝酸溶液中，磁力攪拌30min至硝酸鉍完全溶解；將磷酸二氫銨溶于去離子水中，然后逐滴加入到硝酸鉍溶液中，繼續(xù)攪拌2h，將反應(yīng)后的懸濁液移至具Teflon內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，干燥得到白色粉末狀磷酸鉍；
[0009]步驟2，制備溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料
[0010]將硝酸銀溶于水中，再滴加氨水至沉淀溶解，再加去離子水配制成銀氨(Ag(NH3)2+)溶液；將步驟I得到的磷酸鉍分散于去離子水中，再加入銀氨溶液，磁力攪拌2_3h，緩慢逐滴加入溴化鉀水溶液，繼續(xù)攪拌4-5h，離心分離，洗滌，干燥，得到溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料。
[0011]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0012]步驟I中硝酸溶液的濃度為4mol/L，Bi (NO3) 3.5H20與硝酸溶液的物質(zhì)的量體積比為 I:lmol/Lo
[0013]步驟I中磷酸二氫錢(NH4H2PO4)水溶液濃度為0.33mol/L，磷酸二氫錢與Bi(NO3)3.5H20物質(zhì)的量比為I:lo
[0014]步驟I中水熱反應(yīng)的溫度為180?200°C，時(shí)間為20?30h。
[0015]步驟I中干燥是在60?100°C下真空干燥5?12h。
[0016]步驟2中氨水濃度為28% (質(zhì)量百分比)，銀氨溶液濃度為0.01?0.lmol/L。
[0017]步驟2中磷酸鉍與去離子水的質(zhì)量體積比為1:20g/mL。
[0018]步驟2中加入磷酸鉍和去離子水體系中的銀氨溶液中銀元素是磷酸鉍物質(zhì)的量的5.0?14.6at%，溴化鉀與銀銨離子物質(zhì)量的比為1:1。
[0019]步驟2中干燥是在80?120°C下真空干燥5?13h。
[0020]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明制備的溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料無團(tuán)聚，可見光催化活性相比磷酸鉍和溴化銀均顯著提高，穩(wěn)定性和重復(fù)使用性能良好，且制備工藝簡(jiǎn)單，材料形貌和尺寸容易控制。
【附圖說明】
[0021]圖1為實(shí)施例2?5得到的溴化銀-磷酸鉍、對(duì)比實(shí)施例2得到的溴化銀以及對(duì)比實(shí)施例1得到的磷酸鉍的X射線粉末衍射圖；
[0022]圖2為對(duì)比實(shí)施例1所得純BiPOj^ SEM圖和EDS圖；
[0023]圖3 為實(shí)施例 3 所得 10.0at % AgBr/BiPOj^ SEM 圖和 EDS 圖；
[0024]圖4為對(duì)比實(shí)施例1所得純BiPOjP實(shí)施例3所得10.0at % AgBr/BiPO 4的TEM圖；
[0025]圖5為實(shí)施例2?5以及對(duì)比實(shí)施例1和2所得材料的固體紫外-可見吸收光譜圖；
[0026]圖6為實(shí)施例1?5以及對(duì)比實(shí)施例1和2所得材料的可見光催化活性對(duì)比圖；
[0027]其中，a.降解過程中亞甲基藍(lán)的殘存率，b.亞甲基藍(lán)的降解速率常數(shù)，c.COD去除率;
[0028]圖7為實(shí)施例4所得14.6at%六8817^1?04重復(fù)使用5次的可見光催化活性對(duì)比圖；
[0029]圖8為實(shí)施例4所得14.6at% AgBr/BiPO4使用前和重復(fù)使用5次后的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031]本發(fā)明溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，將溴化銀納米顆粒沉積在微米級(jí)棒狀結(jié)構(gòu)磷酸秘表面，其中溴化銀是磷酸秘摩爾量的5.0?14.6at%。
[0032]本發(fā)明溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施:
[0033]步驟I，制備磷酸鉍
[0034]將Bi (NO3)3.5H20溶于濃度為4mol/L的硝酸溶液中(Bi (NO3)3.5H20與硝酸溶液的物質(zhì)的量體積比為1:lmol/L)，磁力攪拌30min至硝酸鉍完全溶解；將磷酸二氫銨溶于去離子水中使其濃度為0.33mol/L，然后逐滴加入到硝酸秘溶液中(磷酸二氫錢與Bi (NO3)3.5H20物質(zhì)的量比為1:1)，繼續(xù)攪拌2h，將反應(yīng)后的懸濁液移至具Teflon內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，溫度為180?200°C，時(shí)間為20?30h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，在60?100°C下真空干燥5?12h得到白色粉末狀磷酸鉍；
[0035]步驟2，制備溴化銀-磷酸秘異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料
[0036]將硝酸銀溶于水中，再滴加濃度為28% (質(zhì)量百分比)的氨水至沉淀溶解，再加去離子水配制成銀氨(Ag (NH3) 2+)溶液，銀氨溶液濃度為0.01?0.lmol/L ;將步驟I得到的磷酸鉍分散于去離子水中(磷酸鉍與去離子水的質(zhì)量體積比為1:20g/mL)，再加入銀氨溶液(銀氨溶液中銀元素是磷酸鉍物質(zhì)的量的5.0?14.6at% )，磁力攪拌2-3h，緩慢逐滴加入溴化鉀水溶液(溴化鉀與銀氨離子物質(zhì)量的比為1:1)，繼續(xù)攪拌4?5h，離心分離，洗滌，在80?120°C下真空干燥5?13h，得到溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料。
[0037]實(shí)施例1
[0038](I)制備磷酸鉍:
[0039]將5mmol硝酸鉍(Bi (NO3) 3.5Η20)溶于5mL，濃度為4mol/L的稀硝酸溶液中，磁力攪拌30min至硝酸秘完全溶解；將5mmol磷酸二氫錢(NH4H2PO4)溶于15mL去離子水中，然后逐滴加入到硝酸鉍溶液中，繼續(xù)攪拌2h。將反應(yīng)后的懸濁液移至具Teflon內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封釜，190°C下水熱反應(yīng)24h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，80°C真空干燥8h得到白色粉末狀BiPO4。
[0040](2)制備溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料:
[0041]將0.8494g硝酸銀固體溶于1mL去離子水中，再滴加濃度為28% (質(zhì)量百分比)的氨水直至沉淀完全溶解，再加去離子水配制成0.01mol/L銀氨(Ag(NH3)2+)溶液。稱取Ig磷酸鉍(BiPO4)固體置于燒杯中，加入20mL去離子水，然后加入3.3mL銀氨溶液，磁力攪拌3ho稱取0.0039g溴化鉀(KBr)溶解于1mL去離子水中，將其緩慢逐滴加入磷酸鉍和銀氨溶液體系中，繼續(xù)攪拌5h。離心分離，洗滌，100 °C真空干燥8h，得到粉末狀々8817^1?04復(fù)合光催化材料，記做1.0at% AgBr/BiP04。
[0042]實(shí)施例2
[0043](I)制備磷酸鉍:
[0044]將5mmol硝酸鉍(Bi (NO3) 3.5Η20)溶于5mL，濃度為4mol/L的稀硝酸溶液中，磁力攪拌30min至硝酸鉍完全溶解；將5mmol磷酸二氫銨溶于15mL去離子水中，然后逐滴加入到硝酸鉍溶液中，繼續(xù)攪拌2h。將反應(yīng)后的懸濁液移至具Teflon內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封釜，180°C下水熱反應(yīng)30h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，60°C真空干燥12h得到白色粉末狀BiP04。
[0045](2)制備溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料:
[0046]將0.8494g硝酸銀固體溶于1mL去離子水中，再滴加濃度為28% (質(zhì)量百分比)的氨水直至沉淀完全溶解，再加去離子水配制成0.01mol/L銀氨(Ag(NH3)2+)溶液。稱取Ig磷酸鉍固體置于燒杯中，加入20mL去離子水，然后加入16.5mL銀氨溶液，磁力攪拌2h。稱取0.0196g溴化鉀溶解于1mL去離子水中，將其緩慢逐滴加入磷酸鉍和銀氨溶液體系中，繼續(xù)攪拌4h。離心分離，洗滌，80°C真空干燥13h，得到粉末狀A(yù)gBr/BiP04復(fù)合光催化材料，記做 5.0at % AgBr/BiP04。
[0047]實(shí)施例3
[0048](I)制備磷酸鉍:
[0049]將5mmol硝酸鉍(Bi (NO3) 3.5Η20)溶于5mL，濃度為4mol/L的稀硝酸溶液中，磁力攪拌30min至硝酸鉍完全溶解；將5mmol磷酸二氫銨溶于15mL去離子水中，然后逐滴加入到硝酸鉍溶液中，繼續(xù)攪拌2h。將反應(yīng)后的懸濁液移至具Teflon內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封釜，200°C下水熱反應(yīng)20h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，70°C真空干燥9h得到白色粉末狀BiP04。
[0050](2)制備溴化銀-磷酸鉍異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料:
[0051]將0.8494g硝酸銀固體溶于1mL去離子水中，再滴加濃度為28% (質(zhì)量百分比)的氨水直至沉淀完全溶解，再加去離子水配制成0.lmol/L銀氨(Ag(NH3)2+)溶液。稱取Ig磷酸鉍固體置于燒杯中，加入20mL去離子水，然后加入3.3mL銀氨溶液，磁力攪拌2.5h。稱取0.0393g溴化鉀溶解于1mL去離子水中，將其緩慢逐滴加入磷酸鉍和銀氨溶液體系中，繼續(xù)攪拌4.5h。離心分離，洗滌，90°C真空干燥10h，得到粉末狀A(yù)gBr/BiP04復(fù)合光催化材料，記做 10.0at % AgBr/BiP04。
[0052]實(shí)施例4
[0053](I)制備磷酸鉍:
[0054]將5mmol硝酸鉍(Bi (NO3) 3.5Η20)溶于5mL，濃度為4mol/L的稀硝酸溶液中，磁力攪拌30min至硝酸鉍完全溶解；將5mmol磷酸二氫銨溶于15mL去離子水中，然后逐滴加入到硝酸鉍溶液中，繼續(xù)攪拌2h。將反應(yīng)后的懸濁液移至具Teflon內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封釜，190°C下水熱反應(yīng)27h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離