一种制备AgxBiOy可见光催化剂的简便方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光催化产品合成技术领域，具体涉及一种制备AgxB1y可见光催化剂的简便方法。
【背景技术】
[0002]在目前发现的光催化剂中，铋基化合物由于有着较好的可见光响应特性，使其在环境污染治理领域有着较大的经济与社会效益，并且得到了越来越多的应用。在目前的有关铋基化合物的研究中，作为光催化剂的化合物主要是卤氧铋B1X(X = Cl、Br、I)、Bi2Mo06、8“胃06等。上述光催化剂已经在实验室条件下获得广泛研究，但由于制备成本高、效率低、高耗能、难以回收等特点，使得其在实际应用中难以获得较好的经济、环境与社会效益。研究表明，贵金属Ag参与制备的光催化剂由于具有高效率、低碳、环境友好特点，成为解决上述关键问题的理想选择。
[0003]国内外学者已经对Ag光催化剂制备开展了很多有意义的研究工作，目前有关银光催化剂的研究主要集中在磷酸银(Ag3P04)、Ag20/Ti0# Ag 20/Bi203组成的异质结构上。在制备过程中，主要是采用水热法提供高压环境来进行合成化合物。Lin Zhu等(Lin Z, Boff, Lingling X et al.Ag20 - Bi203composites: synthesis, characterizat1n and highefficient photocatalytic activities.CrystEngComm, 2012, 14，5705-5709)通过分别制备Bi203与Ag 20，再通过蚀刻法来制备Ag20-Bi203异质结构光催化齐I」。虽然在已发表的研究性论文与专利中，银光催化剂均表现出了较好的光催化效率，但是所制备样品光催化过程不稳定、制备过程复杂，耗时耗资，难以在实际应用中加以推广利用。Bi203与Ag20都可分别用作光催化剂，但是前者量子效率较低，后者容易在反应过程中产生氧缺陷而对光生电子产生捕获。因此，将Bi203与Ag 20在原子层面进行结合，制备铋酸银化合物，即可充分利用铋基化合物较高的稳定性，又可利用银基化合物较强的可见光吸收特性与催化活性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种最简单的方法，来制备光催化剂铋酸银(Ag5Bi(V^Ag3Bi03)。通过改变Bi/Ag比例来控制样品组成结构，实现铋酸银结构的可控制备。
[0005]为了实现本发明所述目的，本发明提供了以下技术方案。
[0006]这种制备AgxB1y可见光催化剂的简便方法，包括如下步骤:
[0007]A、室温下，分别取Bi203和Ag 20，按照摩尔比配成1: 1_7的反应物；
[0008]B、在研钵内研磨0.5h ；
[0009]C、将研磨好的粉末转移到培养皿当中，室温下放置在饱和水蒸气的环境当中，反应 24h ；
[0010]D、取出样品，60°C干燥 12h，得到 AgxB1y ；
[0011]其中X = 3 或 X = 5，y = 3 或 y = 4。
[0012]所述制备AgxB1y可见光催化剂的简便方法，步骤A中分别取Bi203和Ag 20，优选摩尔比配成1: 3-5的反应物，重复B、C、D步骤，得到AgxB1y。
[0013]所述制备AgxB1y可见光催化剂的简便方法，步骤A中分别取Bi203和Ag 20，按照摩尔比配成1: 3的反应物，重复B、C、D步骤，得到Ag3Bi03。
[0014]所述制备AgxB1y可见光催化剂的简便方法，步骤A中分别取Bi203和Ag 20，按照摩尔比配成1: 5的反应物，重复B、C、D步骤，得到Ag3Bi0#PAg5Bi04。
[0015]本发明创新点在于实现了铋酸银结构的可控制备，即通过改变Bi/Ag比例来控制样品组成结构，克服了现有制备方法不易操作及耗时耗能。反应物Bi203与Ag20均来自于市场采购，且制备方法简单，既减少了产品生产过程中碳排放，又可以进行大规模工业生产应用。
【附图说明】
[0016]图Ι-a 是 Bi203:Ag 20 = 1:3 反应样品的 SEM 图
[0017]图Ι-b 是 Bi203:Ag 20 = 1:5 反应样品的 SEM 图
[0018]图2-a 是 Bi203:Ag 20 = 1:1 反应样品的 XRD 图
[0019]图2-b 是 Bi203:Ag 20 = 1:3 反应样品的 XRD 图
[0020]图2-c 是 Bi203:Ag 20 = 1:5 反应样品的 XRD 图
[0021]图2-d 是 Bi203:Ag 20 = 1:7 反应样品的 XRD 图
[0022]图3-a是Bi203:Ag 20 = 1:3反应样品的X射线光电子能谱图
[0023]图3-b是Bi203:Ag 20 = 1:5反应样品的X射线光电子能谱图
[0024]图4为Bi203和Ag20不同摩尔比所得样品的光催化甲基橙曲线图
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明所述内容做进一步详细的说明。
[0026]实施例1:
[0027]A、室温下，分别取Bi203和Ag 20，按照摩尔比配成1: 3的反应物；
[0028]B、在研钵内研磨0.5h ；
[0029]C、将研磨好的粉末转移到培养皿当中，室温下放置在饱和水蒸气的环境当中，反应 24h ；
[0030]D、取出样品，60°C干燥12h，得到Ag3Bi03。如图2_b所示
[0031]实施例2:
[0032]分别取Bi203和Ag 20，按照摩尔比配成1: 5的反应物，重复实施例1中B、C、D步骤，得到Ag3Bi03和Ag 5Bi04o如图2-c所示
[0033]实施例3:
[0034]分别取Bi203和Ag 20，按照摩尔比配成1: 1的反应物，重复实施例1中B、C、D步骤，得到少量的Ag3Bi<VfP大量未反应的Bi 203的混合物。如图2-a所示。
[0035]实施例4:
[0036]分别取Bi203和Ag 20，按照摩尔比配成1: 7的反应物，重复实施例1中B、C、D步骤，得到Ag3B1#P Ag 5Bi04和未反应的Ag 20的混合物。如图2_d所示。
[0037]从上述实施例可以看出:随着Bi/Ag摩尔比改变，产物中铋酸银组成由六&8丨03逐渐变为Ag5Bi04，根据半导体光催化机理，复合异质结构的能带位置，及合适的禁带宽度可以保证能充分吸收可见光，并且能有效的使光生电子和空穴分离。那么比例不同，产生复合异质结构的组成不同，对光催化性能的影响也不同。可以方便找到最佳的光催化产品。
[0038]样品的扫描电镜图SEM(图1)显示样品的形貌为不规则四棱柱的形状，主要是大量Ag3Bi03和少量Ag迎04组成的。图Ι-a为Bi 203: Ag 20 = 1: 3得到的产品Ag3Bi03，图Ι-b为Bi203: Ag 20 = 1: 5得到的产品。
[0039]反应样品的XRD图(图2)所示Bi203: Ag 20 = 1:3时制出的样品主要是Ag3Bi03[JCPDS 49-0140]的，Bi203: Ag 20 = 1:5 时制出的样品主要是 Ag3Bi03与 Ag 5Bi04的[JCPDS 48-0383]。重复 B、C、D 步骤，得到 AgxB1y。据此，Bi203: Ag 20 = 1: 3 和Bi203: Ag 20 = 1: 5是制备AgxBi03样品比较合适的两组比例。证明当Bi 203和Ag 20，按照摩尔比配成1: 3-5的反应物时，可以得到AgxB1y光催化效果满意结果。
[0040]对样品进行X射线电子能谱表征(图3)所示，从Bi 4f的高清分辨XPS图上可以看至I」，图3-a的159.1和164.3eV处以及图3_b的158.9和164.leV处对应着Bi 4f7/2和Bi 4f5/2的结合能，这也进一步的说明了所制备的AgxB1# Bi是以Bi 3+存在的。
[0041 ] 图4为Bi203和Ag 20不同摩尔比所得产品的光催化甲基橙曲线。从图中可以看出Bi203: Ag20的摩尔比为1: 3得到主要产物为Ag3Bi03，产品光催化性能最佳。
[0042]综上所述，本发明制备AgxB1y可见光催化剂的方法简便易行，用于产业化开发，具有重要的创新意义。
【主权项】
1.一种制备AgxB1y可见光催化剂的简便方法，其特征包括如下步骤: A、室温下，分别取Bi203和Ag20，按照摩尔比配成1: 1-7的反应物； B、在研钵内研磨0.5h ； C、将研磨好的粉末转移到培养皿当中，室温下放置在饱和水蒸气的环境当中，反应24h ； D、取出样品，60°C干燥12h，得到AgxB1y；其中 x = 3 或 x = 5，y = 3 或 y = 4。2.根据权利要求1所述制备AgxB1y可见光催化剂的简便方法，其特征包括:步骤A中分别取Bi203和kg 20，按照摩尔比配成1: 3-5的反应物，重复B、C、D步骤，得到AgxB1y。3.根据权利要求1所述制备AgxB1y可见光催化剂的简便方法，其特征包括:步骤A中分别取Bi203和kg 20，按照摩尔比配成1: 3的反应物，重复B、C、D步骤，得到Ag3Bi03O4.根据权利要求1所述制备AgxB1y可见光催化剂的简便方法，其特征包括:步骤A中分别取Bi203和Ag20，按照摩尔比配成1: 5的反应物，重复B、C、D步骤，得到Ag3B1#PAg5Bi04o
【专利摘要】本发明提供一种制备AgxBiOy可见光催化剂的简便方法，包括如下步骤∶A、室温下，分别取Bi2O3和Ag2O，按照摩尔比配成1∶1-7的反应物；B、在研钵内研磨0.5h；C、将研磨好的粉末转移到培养皿当中，室温下放置在饱和水蒸气的环境当中，反应24h；D、取出样品，60℃干燥12h，得到AgxBiOy；其中x＝3或x＝5，y＝3或y＝4。本发明创新点在于实现了铋酸银结构的可控制备，即通过改变Bi/Ag比例来控制样品组成结构，克服了现有制备方法不易操作及耗时耗能。反应物Bi2O3与Ag2O均来自于市场采购，且制备方法简单，既减少了产品生产过程中碳排放，又可以进行大规模工业生产应用。
【IPC分类】B01J23/644
【公开号】CN105289598
【申请号】CN201510783335
【发明人】孙秀果, 郭丹, 张洋洋, 李艳廷, 朱亚辉, 杨桂珍, 訾贺, 李攀
【申请人】石家庄铁道大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月16日