一种光催化剂的制备方法与流程

本发明涉及化工技术领域，尤其是一种光催化剂的“绿色”制备方法，包括双金属纳米颗粒的植物还原法制备与双金属纳米颗粒催化剂的制备与预处理。

背景技术：

au-ag双金属纳米颗粒在催化方面比较独特的性质，因而其制备引起广大科学工作者的关注。双金属催化剂中ag的加入可促进o2的活化，这是因为双金属结构的形成促使au和ag有较大的供电子能力，电子可以转移氧分子上，弱化氧氧键形成o2^-，促进催化剂的氧化性能，同时ag加入产生的au、ag相互作用可以防止催化剂的预处理时的团聚。目前au-ag双金属纳米颗粒的合成方法主要主要有化学还原法、电化学合成法、微乳液法等。相对于上述物理法或化学法，植物提取液法不需要除前躯体外的化学试剂，因此是绿色环境友好型的合成方法，已经得到了广泛的关注。

sharma等人在2007年首次采用植物还原法制备了金纳米颗粒，并用于4-硝基酚的还原，体现了较好的催化性能（environmentalscience&technology,2007,41(14):5137）。此后，这种新型的纳米颗粒及其催化剂制备方法受到较多研究者青睐。目前，关于植物还原法制备单金属纳米颗粒的研究已经比较成熟，但是植物提取液对不同金属纳米颗粒的还原速率不同，研究者普遍认为植物还原法制备双金属纳米颗粒是比较困难的，且由于植物分子的吸附，双金属纳米颗粒的催化活性不太理想。目前植物还原法制备双金属纳米颗粒仍然处于起始阶段，比如zhan等(materialsletters,2011,65(19):2989-2991)制备的au-pd双金属纳米颗粒并不能广泛的应用。

到目前为止，国内外还没有利用植物还原法来合成au-ag双金属纳米颗粒光催化剂的报道。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光催化剂的制备方法，它利用植物还原法来合成au-ag双金属纳米颗粒光催化剂。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：一种光催化剂的制备方法，它包含以下步骤：

1）将芳樟叶洗涤、干燥，碾碎成粉末，取小于200目的备用；

2）将植物叶粉末加入水中，在摇床中振荡，过滤即得植物提取液；植物叶与水的质量比为2:100；所述振荡条件为30℃,150rpm下振荡4小时；所述植物叶提取液的浓度为20g/l；

3）配制硝酸银水溶液和氯金酸水溶液；所述硝酸银与氯金酸水溶液的浓度均为50mmol/l；

4）将步骤2）所得植物叶提取液和步骤3）所得硝酸银水溶液，使得硝酸银溶液的浓度为0.25mmol/l，待反应经t1后加入氯金酸水溶液混合，使得硝酸银溶液的浓度为0.25mmol/l，反应再经t2后即得金银双金属纳米颗粒；所述植物叶提取液体积为10ml，硝酸银和氯金酸的摩尔比为1：1；所述反应温度为30℃，t1为24小时，t2为4小时；

5）向步骤4）所获双金属纳米颗粒溶胶中加入二氧化钛粉末，搅拌2小时，过滤取滤饼，干燥得催化剂（a），在350℃下焙烧4小时，即得催化剂（b）；所述二氧化钛质量为0.5g，锐钛矿，粒径100nm；

6）向步骤4）所获双金属纳米颗粒溶胶中加入二氧化钛粉末，搅拌2小时，过滤取滤饼溶于20ml去离子水中，加入离子液体[bmim][bf4]，搅拌2小时，过滤取滤饼，干燥得催化剂（c），在350℃下焙烧4小时，即得催化剂（d）；所述[bmim][bf4]体积为0.1ml；

7）催化反应在光催化反应器中进行，即在500w的氙灯光源下，催化剂与染料溶液混合，磁力搅拌，每2min或5min取样测试吸光度；所述催化剂的用量为0.3g，染料的浓度为20mg/l，体积为300ml。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

本发明主要以芳樟叶提取液作为保护剂和还原剂制备金银双金属纳米颗粒，在常温下通过置换法+共还原法制备出双金属纳米颗粒，并把该纳米颗粒负载在二氧化钛载体上，用于染料如甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明b等的降解，发现在1小时内基本降解完毕。如果对催化剂采用离子液体萃取与焙烧处理，催化活性可以缩短至30分钟以内，优于大部分文献报道的结果，此外该催化剂使用完后会沉于容器底部，经简单固液分离与焙烧处理，活性无明显降低，有很好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1制备的金银双金属纳米颗粒，其中：

图1(a)为金银双金属纳米颗粒的stem图；

图1(b)为金银双金属纳米颗粒的线扫图；

图1(c)为银元素的元素面扫图；

图1(d)为金元素的元素面扫图；

图2本发明实施例1制备的au-ag/tio2催化剂的tem表征图，其中：

图2(a)为60℃烘箱干燥得到的au-ag/tio2催化剂tem表征；

图2(b)为催化剂(a)经350℃焙烧4小时的催化剂tem表征；

图2(c)为为催化剂(a)经离子液体[bmim][bf4]萃取所得催化剂的tem表征；

图2(d)为催化剂(a)经过萃取和焙烧两步处理的催化剂tem表征；

图3为本发明实施例1制备au-ag/tio2催化剂降解甲基橙的效果图，其中：

图3(a)为催化剂(a)降解甲基橙不同时间uv-vis扫描图，纵轴为吸光度，横轴为波长；

图3(b)为催化剂(a)、(b)、(c)、(d)降解甲基橙最大吸光度随时间的变化趋势图，纵轴为吸光度，横轴为时间；

图4为本发明实施例1制备的催化剂(d)降解亚甲基蓝和罗丹明b的效果图，其中：

图4(a)为催化剂(d)降解亚甲基蓝不同时间uv-vis扫描图，纵轴为吸光度，横轴为波长；

图4(b)为催化剂(d)降解罗丹明b不同时间uv-vis扫描图，纵轴为吸光度，横轴为波长。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，本实施例的制备方法为：

芳樟叶提取液的配置：称取2.0g芳樟叶粉末于250ml锥形瓶中，加入100ml去离子水置于摇床（30℃，150rpm）中振荡4小时，过滤得滤液，即为20g/l的芳樟叶提取液；

取20ml该芳樟叶提取液于50ml锥形瓶中，向其加入0.1ml100mmol/l的硝酸银溶液，磁力搅拌，30℃下反应24h，再加入0.2ml50mmol/l的氯金酸溶液，磁力搅拌，30℃下反应4h，得到金银双金属纳米颗粒，如图1；

向金银双金属纳米溶胶中加入0.5gtio2粉末（锐钛矿，100nm），磁力搅拌2h，抽滤得滤饼并溶于20ml去离子水中，加入0.1ml离子液体[bmim][bf4]，磁力搅拌2h，再次抽滤得滤饼，在60℃烘箱干燥24h，块状催化剂碾碎并在350℃马弗炉中焙烧4h，即得到催化剂(d)，如图2；

在500w的氙灯光源下，0.3g催化剂(d)与300ml甲基橙溶液混合，磁力搅拌，每2min或5min取样，在uv-vis分光光度计上扫描，扫描波长为300-900nm，降解效果如图3，甲基橙在30min降解率达到93%。

实施例2，本实施例的制备方法为：

取实例1中获得催化剂(d)0.3g与300ml亚甲基蓝溶液混合，磁力搅拌，每2min或5min取样，在uv-vis分光光度计上扫描，扫描波长为300-900nm，降解效果如图4a，亚甲基蓝在35min降解率达到98%。

实施例3，本实施例的制备方法为：

取实例1中获得催化剂(d)0.3g与300ml罗丹明b溶液混合，磁力搅拌，每2min或5min取样，在uv-vis分光光度计上扫描，扫描波长为300-900nm，降解效果如图4b，罗丹明b在20min降解率达到96%。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。