一种Ag/AgCl负载磷酸镍钠复合光催化材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Ag/AgCl负载磷酸镍钠复合光催化材料及其制备方法和应用，特别适用于降解有机污染物，属于无机光催化材料领域。
【背景技术】
[0002]21世纪以来，随着人类社会的不断发展，在人们的生活水平得到不断提高的同时，与之带来的负面影响也不断，如水资源的浪费和污染，使人们不得不重视这个问题，因此水体污染的控制成为人们迫切需要解决的问题之一。
[0003]光催化反应是光、催化剂和物质之间同时存在，相互作用，从而发生的化学反应，其核心是光催化材料。它的催化机理是催化剂受到大于禁带宽度的光照射后，位于价带上的电子就会跃迀到导带，在价带上形成光生空穴，从而在光催化剂内部形成光生电子空穴对。这些产生的电子空穴对会在光催化剂表面与其他物质反应形成羟基自由基或者其他氧化性强的物质，进而氧化空气或者水中的有机污染物，从而达到降解有机物的目的。作为一种绿色的环境治理技术，光催化凭着操作简单、对有机物的降解没有选择性、反应条件温和、反应速率快、可以使反应物完全矿化等优点而得到越来越多的关注，成为人们竞相研究的热点之一。
[0004]虽然光催化技术有着许多显著的优点，在降解水中有机物中具有很好的应用前景，不过目前光催化技术大规模应用的程度并不是很高，主要是因为目前研究的光催化剂在可见光下的催化效率不高，如先前研究的光催化剂主要集中于打02光催化剂，其只能在紫外光下具有光催化活性，尽管通过对Ti02光催化剂的改性使得其在可见光下具有一定的活性，但是光子效率仍然较低，且不能进行二次回收利用。因此寻找一种成本低，安全无毒，稳定性能好且易回收的光催化材料仍然是一个巨大的挑战。
[0005]自叶金花课题组发现了具有高效降解能力的Ag3P04催化剂以来，人们对磷酸银的性能和改性进行了一系列的研究。如专利CN 103464185 A报道的三种不同的磷酸银光催化剂，以及专利CN 103599801 A报道的以磷酸银为基复合的光催化剂，它们在紫外光、可见光或自然光的激发下都具有很好的光催化性能，加上磷酸盐基质在紫外区有较强的吸收可以很好的吸收能量。以此为启发，我们欲研究了一种Ag/AgCl负载磷酸镍钠复合光催化材料，且目前尚无报道。
【发明内容】
[0006]针对上述现存的技术问题，本发明提供一种Ag/AgCl负载磷酸镍钠复合光催化材料及其制备方法和应用，该类化合物不仅具有优异的紫外光、可见光响应的光催化性能，且制备方法简单，成本低廉，具有很好的市场应用前景。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种Ag/AgCl负载磷酸镍钠复合光催化材料，基底材料的化学式为Na4Ni3P4015，该基底材料表面负载颗粒Ag和AgCl。 本发明又提供一种上Ag/AgCl负载磷酸镍钠复合光催化材料的制备方法，包括如下具体步骤:
(I )将基底材料他4附孑4015融入去离子水中，超声处理10分钟；然后与AgNO 3溶液混合，超声处理10分钟，搅拌10分钟；接着将HC1溶液缓慢加入上述混合液中，超声处理10分钟，搅拌20分钟，即生成AgCl/Na4Ni3P4015;
(II)用紫外灯辐照AgCl/Na4Ni3P4015混合液30分钟，部分AgCl还原为Ag°；
(III)将还原后的混合液水洗、过滤三次，80°C下烘干，即得到Ag/AgCl/Na4Ni3P4015复合光催化材料。
[0008]并且，上述基底材料他4祖#4015采用高温固相法或化学溶液法制备。进一步，所述的基底材料Na4Ni3P4015采用高温固相法制得，包括如下具体步骤:
(1)按化学式Na4Ni3P4015中各元素的化学计量比，分别称取含Na+、含Ni2和含P 5+的化合物为原料，研磨后混合均匀；
(2)将步骤(1)得到的混合物在空气气氛下进行预煅烧，预煅烧温度为200-600°C，煅烧时间为4-20小时，自然冷却后，研磨并混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的混合物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为600-1000°C，煅烧时间为5-20小时，自然冷却并研磨，即得到基底材料Na4Ni3P4015。
[0009]其中:所述的含Na+的化合物为碳酸钠、碳酸氢钠、氧化钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的一种；所述的含Ni2+的化合物为氧化镍、三氧化二镍、碱式碳酸镍、硝酸镍、氢氧化镍中的一种；所述的含P5+的化合物为五氧化二磷、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钠、磷酸中的一种。
[0010]优选的，步骤(2)所述的煅烧温度为250-600 °C，煅烧时间为5_18小时；步骤(3)所述的煅烧温度为700-1000°C，煅烧时间为6-16小时。
[0011]进一步，所述的基底材料他4附仏015采用化学溶液法制得，包括如下具体步骤:
(A)按化学式Na4Ni3P4015中各元素的化学计量比，分别称取含Na+、含Ni2+和含P 5+的化合物为原料；
(B)将含Na+的化合物溶于去离子水或稀硝酸中，加热搅拌，直至完全溶解，加入络合剂，得到A溶液；将含Ni2+的化合物，溶于去离子水或稀硝酸中，加热搅拌，直至完全溶解，加入络合剂，得到B溶液；将含P5+的化合物，溶于去离子水或稀硝酸中，加热搅拌，直至完全溶解，得到C溶液；然后将A、B、C溶液混合，并搅拌均匀；
(C)将步骤(B)得到的混合溶液放置在烘箱中，温度为50-100°C，时间为12小时，陈化并烘干；自然冷却后，取出前驱体，在空气气氛中进行煅烧，煅烧温度为600-900°C，煅烧时间为5-20小时，自然冷却后，研磨均匀，即得到基底材料Na4Ni3P4015。
[0012]其中:所述的含Na+的化合物为碳酸钠、碳酸氢钠、氧化钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的一种；所述的含Ni2+的化合物为氧化镍、三氧化二镍、碱式碳酸镍、硝酸镍、氢氧化镍中的一种；所述的含P5+的化合物为五氧化二磷、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钠、磷酸中的一种；所述络合剂为柠檬酸、草酸中的一种。
[0013]优选的，步骤(C)的煅烧温度为650-900°C，煅烧时间为7_18小时。
[0014]本发明还提供一种上述Ag/AgCl负载磷酸镍钠复合光催化材料作为无机光催化材料的应用，该光催化材料颗粒度均匀、化学稳定性好，具有较好的光催化效应，且制备方法操作简单易行，生产成本低，便于工业化生产，能够很好的降解有机污染物，是一种理想的光催化剂材料
与现有技术方案相比，本发明技术方案制备的Ag/AgCl负载磷酸镍钠复合光催化材料不仅具有优异的紫外光、可见光响应的光催化性能，而且还具有如下技术优点:
1、制备基底材料Na4Ni3P4015光催化剂所用原料价格便宜，成本低廉，且方法简单，用化学法得到的光催化剂具有较好的形貌结构和均匀的颗粒尺寸，便于推广使用。
[0015]2、制备的Ag/AgCl负载Na4Ni3P4015光催化材料在紫外光和可见光范围内均有很好的吸收，因此在紫外光和可见光的照射下，Na4Ni3P4015*催化剂能够高效的催化降解亚甲基蓝，具有良好的光催化活性。
[0016]3、以磷酸镍钠为基底的复合光催化剂Ag/AgCl/Na4Ni3P4015具有良好的稳定性，且对环境无污染，无废气废液排放，易于工业化生产。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例1所制得样品的X射线粉末衍射图谱；
图2为本发明实施例1所制得样品的SEM (扫描电子显微镜)图谱；
图3为本发明实施例1所制得样品的反射图谱；
图4为本发明实施例1所制得样品在光照时对有机染料亚甲基蓝降解的浓度变化曲线图；
图5为本发明实施例1所制得样品降解亚甲基蓝的动力学曲线图；
图6为本发明实施例1所制得样品在光照下对亚甲基蓝降解的吸光度图；
图7为本发明实施例5所制得样品的X射线粉末衍射图谱；
图8为本发明实施例5所制得样品的SEM (扫描电子显微镜)图谱；
图9为本发明实施例5所制得样品的反射图谱；
图10为本发明实施例5所制得的样品在光照时对有机染料亚甲基蓝降解的浓度变化曲线图；
图11为本发明实施例5所制得的样品降解亚甲基蓝的动力学曲线图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实