/CNTs的制备方法
【专利说明】一种具有光催化性能复合材料BiP04/Ag3P04/CNTs的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有光催化性能复合材料的制备方法的技术领域。
【【背景技术】】
[0002]环境污染和能源短缺是人类目前面临的两大难题。半导体光催化技术凭着在环境修复和有机废水处理两方面具有的潜在应用而备受我们的关注。光催化是指在紫外光、可见光或红外光照射条件下，光催化剂吸收光能后改变化学反应或初始反应的速率，并引起反应成分的化学改变。与传统技术相比，光催化技术的优势在于能利用太阳光直接降解有机污染物，具有能耗低，二次污染小等优点。而且，它能直接利用太阳光分解水产生H2,作为清洁能源使用，缓解能源危机。因此，作为环境友好型材料，光催化材料应用广泛，是全球学者和社会各界高度关注和研究的焦点。
【
【发明内容】
】
[0003]本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种具有光催化性能复合材料的制备方法，制备得到的复合材料具有良好的光催化性能。
[0004]为实现上述目的，本发明提出了一种具有光催化性能复合材料BiP04/Ag3P04/CNTs的制备方法，依次包括以下步骤:
[0005]a)配置0.15mol/L他&?04溶液:用电子天平称取11.7000g NaH 2Ρ04.2H20药品置于烧杯中，用蒸馏水溶解，再用500mL容量瓶定容，将定容后的溶液倒入棕色瓶中，待用；
[0006]b)配置0.1OmoI/L NH3.H2O溶液:用吸量管吸取3.75ml浓NH3.H2O溶液置于500ml容量瓶中，定容；将定容后的溶液倒入棕色瓶中，待用；
[0007]c)制取纯化CNTs样品:用电子天平称取CNTs置于三口烧瓶中，加入150ml浓硝酸溶液和一个搅拌子，然后将三口烧瓶放入油浴锅中，在110°C的温度下回流4h，反应结束后，等烧杯冷却到室温，将所得的固体抽滤分离，并用蒸馏水反复冲洗固体，直至滤液呈中性，得到滤渣于60°C的烘箱中烘干，烘干后得到纯化后的CNTs样品，研磨均匀，放在洁净的离心管里，待用；
[0008]d))制备Ag3PO4样品:用电子天平称取AgNO 3药品置于500ml烧杯中，加入50ml蒸馏水，避光超声震荡至固体完全溶解，避光超声震荡时间为1min ;再缓慢加入浓度为0.1OmoI/L NH3.H2O溶液；然后再滴入浓度为0.15mol/L NaH2PO4溶液，在避光的条件下常温超声震荡2h ;将所得的沉淀过滤分离，用蒸馏水洗涤3次，最后在60°C的烘箱中烘干；烘干后得到Ag3PO4样品，研磨均匀，放在洁净的离心管里，待用；
[0009]e)制备BiP04/Ag3P04/CNTs样品:用电子天平称取适量CNTs样品置于烧杯中，加入蒸馏水，超声震荡30min，待用；再加入用电子天平称取的适量AgNOjP Bi (NO3)3.5H20药品，避光超声震荡1min ;再缓慢加入浓度为0.1OmoVLNH3.H2O,然后再滴入浓度为0.15mol/L NaH2PO4,在避光的条件下常温超声震荡2h，然后将所得的沉淀过滤分离，并用蒸馏水洗涤3次，最后在60°C的烘箱中烘干；烘干后研磨均匀，放入坩祸中，在300?600°C的温度下焙烧4h，得到具有光催化性能复合材料-BiP04/Ag3P04/CNTs样品。
[0010]在发明中，将BiP04/Ag3P04/CNTs样品命名为“Cat-5-χ-Τ”，其中5表示为BiPO^Ag3PO4摩尔比值为5%，X表示CNTs与AgNO 3质量比，T表示焙烧温度，单位为摄氏度。例如，将BiP(V^ Ag孑04摩尔比值为5%，CNTs与AgNO 3的质量比为0.5%，350°C下焙烧过后得到的样品，我们将它命名为“ Cat-5-0.5-350 ”。
[0011]本发明的有益效果:本发明制备得到的复合材料具有良好的光催化性能，复合材料粒度均匀，表面光滑，分散性好，具有较大的比表面积。
[0012]本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【【附图说明】】
[0013]图1 是 Ag3PO^ SEM 照片；
[0014]图2 是 Cat-5-0-350 的 SEM 照片；
[0015]图3 是 Cat-5-0.5-350 的 SEM 照片；
[0016]图4 是 Cat-5-0.5-550 的 SEM 照片；
[0017]图5是样品CNTs，Ag3PO4, Cat-5-x_350 (x = 0,0.5,5)的紫外可见漫反射光谱图；
[0018]图6是样品Cat-5-x_350 (X = 0.5，1，5，10)的紫外可见漫反射光谱图；
[0019]图7是样品Cat-5-0.5_T(T = 250，350，450，550)的紫外可见漫反射光谱图；
[0020]图8 是样品 Ag3PO4, Cat-5-x-350 (x = 0,0.5,5)的禁带宽度图；
[0021]图9 是样品 Cat-5-x_350(x = 0.5，1，5，10)的禁带宽度图；
[0022]图10 是样品 Cat-5-0.5_T(T = 250，350，450，550)的的禁带宽度图；
[0023]图11 是样品 CNTs, Ag3P04，Cat-5-x_350 (x = 0,0.5，1，5，10)的荧光光谱图；
[0024]图12 是样品 Cat-5-0.5_T(T = 250，350，450，550)的荧光光谱图；
[0025]图13 是样品 CNTs，Ag3PO4, Cat-5-x_350 (x = 0,0.5，1,5)用于紫外光照射下降解甲基橙的活性图；
[0026]图14是样品Cat-5-0.5_T(T = 250，350，450，550)用于紫外光照射下降解甲基橙的活性图；
[0027]图15 是样品 CNTs, Ag3PO4, Cat-5-x_350 (x = 0,0.5，1，5，10)用于可见光照射下降解亚甲基蓝的活性；
[0028]图16是样品Cat-5-0.5_T(T = 250，350，450，550)用于可见光照射下降解亚甲基蓝的活性；
[0029]图17是样品Ag3PO4, Cat-5-x-350 (x = 0,0.5)降解甲基橙溶液的动力图；
[0030]图18是样品Cat-5-0.5_T(T = 250，350，450，550)降解甲基橙溶液的动力图。
【【具体实施方式】】
[0031]参阅图1至图18，本发明一种具有光催化性能复合材料的制备方法，依次包括以下步骤:
[0032]a)配置0.15mol/L他&?04溶液:用电子天平称取11.7000g NaH 2Ρ04.2H20药品置于烧杯中，用蒸馏水溶解，再用500mL容量瓶定容，将定容后的溶液倒入棕色瓶中，待用；
[0033]b)配置0.1OmoI/L NH3.H2O溶液:用吸量管吸取3.75ml浓NH3.H2O溶液置于500ml容量瓶中，定容；将定容后的溶液倒入棕色瓶中，待用；
[0034]c)制取纯化CNTs样品:用电子天平称取CNTs置于三口烧瓶中，加入150ml浓硝酸溶液和一个搅拌子，然后将三口烧瓶放入油浴锅中，在110°C的温度下回流4h，反应结束后，等烧杯冷却到室温，将所得的固体抽滤分离，并用蒸馏水反复冲洗固体，直至滤液呈中性，得到滤渣于60°C的烘箱中烘干，烘干后得到纯化后的CNTs样品，研磨均匀，放在洁净的离心管里，待用；
[0035]d)制备Ag3POz^品:用电子天平称取AgNO 3药品置于500ml烧杯中，加入50ml蒸馏水，避光超声震荡至固体完全溶解，避光超声震荡时间为1min ;再缓慢加入浓度为0.1OmoI/L NH3.H2O溶液；然后再滴入浓度为0.15mol/L NaH2PO4溶液，在避光的条件下常温超声震荡2h ;将所得的沉淀过滤分离，用蒸馏水洗涤3次，最后在60°C的烘箱中烘干；烘干后得到Ag3PO4样品，研磨均匀，放在洁净的离心管里，待用；
[0036]e)制备BiP04/Ag3P04/CNTs样品:用电子天平称取适量CNTs样品置于烧杯中，加入蒸馏水，超声震荡30min，待用；再加入用电子天平称取的适量AgNOjPBi (NO3)3.5Η20药品，避光超声震荡1min ;再缓慢加入浓度为0.1OmoI/L NH3.H2O,然后再滴入浓度为0.15mol/L NaH2PO4,在避光的条件下常温超声震荡2h，然后将所得的沉淀过滤分离，并用蒸馏水洗涤3次，最后在60°C的烘箱中烘干；烘干后研磨均匀，放入坩祸中，在300?600°C的温度下焙烧4h，得到具有光催化性能复合材料BiP04/Ag3P04/CNTs样品。
[0037]在发明中，将BiP04/Ag3P04/CNTs样品命名为“Cat-5-χ-Τ”，其中5表示为BiPO^Ag3PO4摩尔比值为5%，X表示CNTs与AgNO 3质量比，T表示焙烧温度，单位为摄氏度。例如，将BiP(V^ Ag孑04摩尔比值为5%，CNTs与AgNO 3的质量比为0.5%，350°C下焙烧过后得到的样品，我们将它命名为“ Cat-5-0.5-350 ”。
[0038]1、形貌分析
[0039]采用SEM分析样品的形貌。图1、图2、图3、图4分别为Ag3PO4, Cat-5-0-350，Cat-5-0.5-350，Cat-5-0.5-550的扫描电镜图。由图1可见，制备的Ag3PO4颗粒呈球形，直径为0.3?0.4um，粒度均匀，表面光滑，分散性好。由图1、图2比较可见，Cat-5-0-350样品表面凹凸不平，这是由于Ag3POjj米球表面负载BiP04颗粒所造成的。由图3可见，CNTs细长呈管状，管径小且均匀，长径比较长，具有巨大的比表面积。CNTs与BiPO4Ag3PO4结合在一起，可以使复合物的综合性能提高。比较图3、图4可知，焙烧温度过高，样品颗粒会受热融化，形成不规则层状物。
[0040]2、结构分析
[0041]利用UV-Vis光谱对催化剂的结构进行表征。取少量样品(粉体)，利用双光束紫外-可见分光光度计(UV-vis spectrophotometer，UV-1901北京普析通用仪器有限公司)测定样品的吸收光谱。以硫酸钡为参比样，波长扫描范围为200-700nm，扫描速度为快速，步长为0.2nm。则得到样品的紫外可见漫反射光谱图，如图5、6、7所示。
[0042]图 5、6、7为样品0町8，厶8孑04，0&卜51-350(叉=0，0.5,1,5,10)和 Cat-5-0.5_T(T=250，350，450，550)的紫外可见漫反射光谱图。由图可见，这些样品在250nm到500nm波长范围内对光有较强的吸收，因此制得的这些样品具有一定的研究意义。由图5和图6知，在400nm到700nm波长范围内，样品对光的吸收强度从高到低:CNTs > Cat-5-10-350> Cat-5-5-350 > Cat-5-0.5-350 > Cat-5-0-350 > Ag3P04。由此可以看出，Ag3PO4负载了 BiPO4之后得到的Cat-5-x-350 (X = 0,0.5，5，10)样品对可见光的吸收能力提高。同时也说明样品在可见光区域(λ > 450nm)的吸收强度随着CNTs含量的增多而增强，吸收边界也不断红移。另外，Cat-5-10-350和CNTs的吸收曲线在相似的位置有相似的波形，说明Cat-5-10-350对光的吸收是以CNTs的吸附作用为主的。由图7可知，Cat-5-0.5-T(T =250，350，450，550)样品对光的吸收强度随着温度的升高而逐渐增高。Cat-5-0.5-550的波形与Cat-5-0.5-T (T = 250，350，450)的波形相比，Cat-5-0.5-550的波形发生明显改变，这与SEM