一种Z型Ag6Si2O7/g-C3N4复合光光催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂及其制备方法，属于光催化材料及其制备技术领域。

背景技术

光催化技术是一种利用可再生的太阳能的绿色能源技术，它不仅可以分解水产生氢气、还原二氧化碳制取碳氢燃料，还可以降解各类污染物，因此，可以同时解决能源紧缺与环境污染两大问题，目前光催化技术仍面临着太阳光谱响应范围窄和量子效率低的难题，新型高效光催化材料的开发成为光催化技术领域的研究热点。高效光催化剂应该具有能吸收更多光能的能带带隙，以便产生更多的光生电荷；其次还应具有符合发生氧化还原反应的热力学要求的导带和价带电势；第三，光生电子与空穴能够有效分离，以便更多的电荷参与氧化还原反应。然而，单一成分的光催化剂难以同时达到上述要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种制备方法简单易行、效高、活性高和稳定好的z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂制备方法，包括以下步骤：

s01，煅烧三聚氰胺得到g-c3n4；

s02，将s01中得到的g-c3n4用研钵充分研磨后，加入到蒸馏水中，超声分散至完全均匀分散，得到溶液a；

s03，称取一定量的硝酸银，加入到s02中所得的溶液a中，避光磁力搅拌至完全溶解，得到溶液b；

s04，称取一定量的九水合偏硅酸钠，加入到蒸馏水中，超声至完全溶解得到溶液c；

s05，将s04中得到的溶液c逐滴滴加到s03中所得的溶液b中，避光磁力搅拌；

s06，收集并分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤s05中所得产物，除去溶液中的离子后，在烘箱中烘至干燥。

s01中，煅烧三聚氰胺的具体方式为：将三聚氰胺置于加盖的三氧化二铝坩埚中，在空气氛围的马弗炉中进行加热，以5℃/min升温至500～600℃，煅烧3～5h，自然冷却至室温，得到g-c3n4。

s02中，超声分散的时间为20～40min，溶液a的浓度为0.007～0.034g/l。

s03中，避光磁力搅拌时间为20～40min，溶液b的浓度为0.220～50mmol/l。

s04中，超声时间为20～40min，溶液c的浓度为0.110～20mmol/l。

s05中，采用胶头滴管进行溶液c逐滴滴加操作，磁力搅拌的时间为20～40min。

s06中，蒸馏水和无水乙醇洗涤的次数各为三次，烘箱烘干温度为50～70℃。

s03和s04中，硝酸银和九水合偏硅酸钠的摩尔比为3:1。

一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂，由上述任意所述一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂制备方法制备得到。

制备的ag6si2o7/g-c3n4中g-c3n4的含量为5～20wt％。

本发明的有益效果：本发明提供的一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂及其制备方法，制备方法简单易行、条件温和，制备的z型ag6si2o7/g-c3n4复合光催化剂能效高、活性高、稳定好。硅酸银与g-c3n4相复合，形成异质结构，电子空穴复合率降低，表面积增大，使复合光催化剂光化效果远好于单一的光催化剂。在可见光下，3～5分钟对亚甲基蓝的降解率达98％。多次洗涤，重复使用，降解率保持在95％左右。

附图说明

图1为g-c3n4、ag6si2o7和ag6si2o7/g-c3n4的x射线衍射谱图；

图2为g-c3n4、ag6si2o7和ag6si2o7/g-c3n4的透射电子显微镜照片；

图3为g-c3n4、ag6si2o7和ag6si2o7/g-c3n4的紫外可见吸收光谱图；

图4为g-c3n4、ag6si2o7和ag6si2o7/g-c3n4的光致发光光谱图；

图5为g-c3n4、ag6si2o7和ag6si2o7/g-c3n4的光电流；

图6为g-c3n4、ag6si2o7和ag6si2o7/g-c3n4在可见光下对亚甲基蓝的降解率；

图7为ag6si2o7/g-c3n4在可见光下对亚甲基的重复降解率。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明通过制备多组分、多相复合的z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂，能够发挥各组分的优势，从而提高光催化性能。

具体实施例1

一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂制备方法，包括以下步骤：

步骤1，煅烧三聚氰胺得到g-c3n4，煅烧三聚氰胺的具体方式为：将三聚氰胺置于加盖的三氧化二铝坩埚中，在空气氛围的马弗炉中进行加热，以5℃/min升温至500℃，煅烧3h，自然冷却至室温，得到g-c3n4。

步骤2，将步骤1中得到的g-c3n4用研钵充分研磨后，加入到蒸馏水中，超声分散至完全均匀分散得到溶液a，其中超声分散的时间为20min，溶液a的浓度为0.007g/l。

步骤3，称取一定量的硝酸银，加入到步骤2中所得的溶液a中，避光磁力搅拌至完全溶解，得到溶液b。其中，避光磁力搅拌时间为20min，溶液b的浓度为0.220mmol/l。

步骤4，称取一定量的九水合偏硅酸钠，加入到蒸馏水中，超声至完全溶解得到溶液c。其中，超声时间为20min，溶液c的浓度为0.110mmol/l。步骤3和步骤4中，硝酸银和九水合偏硅酸钠的摩尔比为3:1。

步骤5，将步骤4中得到的溶液c采用胶头滴管逐滴滴加到步骤3中所得的溶液b中，避光磁力搅拌，磁力搅拌的时间为20min。

步骤6，收集并分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤步骤5中所得产物，除去溶液中的离子后，在烘箱中烘至干燥。其中，蒸馏水和无水乙醇洗涤的次数各为三次，烘箱烘干温度为50℃。

一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂，由上述任意所述一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂制备方法制备得到。制备的ag6si2o7/g-c3n4中g-c3n4的含量为5wt％。

具体实施例2

一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂制备方法，包括以下步骤：

步骤1，煅烧三聚氰胺得到g-c3n4，煅烧三聚氰胺的具体方式为：将三聚氰胺置于加盖的三氧化二铝坩埚中，在空气氛围的马弗炉中进行加热，以5℃/min升温至550℃，煅烧4h，自然冷却至室温，得到g-c3n4。

步骤2，将步骤1中得到的g-c3n4用研钵充分研磨后，加入到蒸馏水中，超声分散至完全均匀分散得到溶液a，其中超声分散的时间为30min，溶液a的浓度为0.021g/l。

步骤3，称取一定量的硝酸银，加入到步骤2中所得的溶液a中，避光磁力搅拌至完全溶解，得到溶液b。其中，避光磁力搅拌时间为30min，溶液b的浓度为5mmol/l。

步骤4，称取一定量的九水合偏硅酸钠，加入到蒸馏水中，超声至完全溶解得到溶液c。其中，超声时间为30min，溶液c的浓度为2mmol/l。步骤3和步骤4中，硝酸银和九水合偏硅酸钠的摩尔比为3:1。

步骤5，将步骤4中得到的溶液c采用胶头滴管逐滴滴加到步骤3中所得的溶液b中，避光磁力搅拌，磁力搅拌的时间为30min。

步骤6，收集并分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤步骤5中所得产物，除去溶液中的离子后，在烘箱中烘至干燥。其中，蒸馏水和无水乙醇洗涤的次数各为三次，烘箱烘干温度为60℃。

一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂，由上述任意所述一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂制备方法制备得到。制备的ag6si2o7/g-c3n4中g-c3n4的含量为10wt％。

具体实施例3

一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂制备方法，包括以下步骤：

步骤1，煅烧三聚氰胺得到g-c3n4，煅烧三聚氰胺的具体方式为：将三聚氰胺置于加盖的三氧化二铝坩埚中，在空气氛围的马弗炉中进行加热，以5℃/min升温至600℃，煅烧h，自然冷却至室温，得到g-c3n4。

步骤2，将步骤1中得到的g-c3n4用研钵充分研磨后，加入到蒸馏水中，超声分散至完全均匀分散得到溶液a，其中超声分散的时间为40min，溶液a的浓度为0.034g/l。

步骤3，称取一定量的硝酸银，加入到步骤2中所得的溶液a中，避光磁力搅拌至完全溶解，得到溶液b。其中，避光磁力搅拌时间为40min，溶液b的浓度为50mmol/l。

步骤4，称取一定量的九水合偏硅酸钠，加入到蒸馏水中，超声至完全溶解得到溶液c。其中，超声时间为40min，溶液c的浓度为20mmol/l。步骤3和步骤4中，硝酸银和九水合偏硅酸钠的摩尔比为3:1。

步骤5，将步骤4中得到的溶液c采用胶头滴管逐滴滴加到步骤3中所得的溶液b中，避光磁力搅拌，磁力搅拌的时间为40min。

步骤6，收集并分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤步骤5中所得产物，除去溶液中的离子后，在烘箱中烘至干燥。其中，蒸馏水和无水乙醇洗涤的次数各为三次，烘箱烘干温度为70℃。

一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂，由上述任意所述一种z型ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂制备方法制备得到。制备的ag6si2o7/g-c3n4中g-c3n4的含量为20wt％。

下面以实施例2中的得到的ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂进行测试，其中g-c3n4的含量为10wt％。如图1所示，g-c3n4在2θ＝13.1°和27.5°处有特征峰，ag6si2o7在2θ＝34°左右有特征峰，ag6si2o7/g-c3n4在2θ＝27.5°和34°左右有特征峰，证明按照本发明的合成方法，成功合成了ag6si2o7/g-c3n4复合光光催化剂。

如图2所示，g-c3n4颗粒较大，ag6si2o7颗粒较小，ag6si2o7/g-c3n4由ag6si2o7和g-c3n4构成，颗粒更小，尺寸约为20nm左右。由于颗粒更小，因此比表面积更大，具有更高的催化效果。

如图3所示，ag6si2o7和ag6si2o7/g-c3n4对300～800nm范围内都有吸收作用。

如图4所示，ag6si2o7/g-c3n4的强度低于g-c3n4和ag6si2o7，说明ag6si2o7/g-c3n4光生电子-空穴对容易分离。

如图5所示，ag6si2o7/g-c3n4光电流强度高于g-c3n4和ag6si2o7，说明ag6si2o7/g-c3n4的光电催化效率高。

如图6所示，g-c3n4、ag6si2o7和ag6si2o7/g-c3n4对亚甲基蓝的降解率在5分钟后约达70％、60％和100％。

如图7所示，经过三次重复使用，ag6si2o7/g-c3n4对亚甲基蓝的降解率仍达99％，证明其可以循环使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。