一种磷酸锑纳米超结构的制备及其光催化新应用的制作方法

本发明涉及光催化材料领域，具体涉及一种磷酸锑纳米超结构的制备及其光催化新应用。

背景技术：

由于半导体材料具有优良的光催化性能，在环境污染物降解方面具有良好的应用前景，因此备受人们关注，发现和报道的光催化剂也与日俱增。纳米结构由零维或一维聚集成多维的纳米超结构时，能够出现新的性能，例如：光学、电学、磁学和催化性能。纳米单元组装成的纳米超结构，已经称为目前的研究热点之一，例如：空心球、三维花状纳米结构等。由于半导体材料具有优良的光催化应用性能，被发现和报道的光催化剂也与日俱增。

磷酸锑属于单斜晶系，由于锑离子中存在孤对电子，所以磷酸锑具有良好的吸附、润滑、非线性光学、掺杂、磁性和导电性等特性，广泛应用于低损耗光纤波导、玻璃、激光眼睛、层状材料的添加剂等。刘华平等(CN105238018A)发明了一种含磷酸锑的环保型无缝墙纸用的植物型软质聚氨酯泡沫。张友吉等(CN105034132A)发明了一种含磷酸锑的防老化废旧轮胎橡胶粉改性竹纤维板。然而，目前所报道的磷酸锑的制备方法，或者操作繁琐，或者原料不易得到。目前尚没有磷酸锑在光催化方面的应用报道。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种磷酸锑纳米超结构光催化剂的简易制备方法及其光催化性能。

为达到上述目的,本发明提供的技术方案是：

一种磷酸锑纳米超结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二乙三胺五乙酸和三氯化锑依次溶解于去离子水中，在60℃水浴条件下，充分搅拌；然后加入磷酸二氢铵，充分搅拌，形成前驱体混合溶液，过滤前驱体混合溶液得到前驱体溶液和前驱体沉淀；

(2)将前驱体溶液在60℃水浴中静置10～20min，形成悬浮体系；取悬浮体系上部分的悬浮澄清液和全部的前驱体沉淀倒入聚四氟乙烯内衬不锈钢水热反应釜中，在160℃下恒温水热反应10h，离心洗涤干燥，得到产品。

所述二乙三胺五乙酸：三氯化锑：磷酸二氢铵的摩尔比为1：1：1。

所制备得到的纳米超结构是纳米晶片组装而成的球体，直径为15～35μm，纳米片厚度为0.15μm左右。

所述悬浮澄清液的体积为悬浮体系的一半。

反应原料的加入顺序为：三胺五乙酸、三氯化锑、磷酸二氢铵,且在加入二乙三胺五乙酸和三氯化锑后，充分搅拌1h后，再加入磷酸二氢铵，再充分搅拌0.5h。

二乙三胺五乙酸、三氯化锑、磷酸二氢铵加入的量分别为5mmol，去离子水的加入量为65mL。

步骤(2)中所述洗涤为依次用无水乙醇和去离子水各洗涤三次。

步骤(2)中所述干燥为在60℃真空干燥12h。

本发明还提供了上述制备的磷酸锑纳米超结构作为光催化剂的应用。

有益效果：

本发明的磷酸锑纳米超结构制备方法简单，制备得到的磷酸锑具有较好的光催化活性，扩展了光催化剂的种类、磷酸锑的形貌种类及制备方法。

附图说明

图1为磷酸锑纳米超结构的扫描电子显微镜(SEM)图。

图2为磷酸锑纳米超结构的X射线衍射(XRD)图。

图3为磷酸锑纳米超结构的光催化降解罗丹明B与空白实验(不加催化剂)的活性对比曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

在烧杯中加入65mL水，依次加入1.967g二乙三胺五乙酸和1.141g三氯化锑，在60℃水浴下充分搅拌1h；然后加入0.575g磷酸二氢铵，充分搅拌0.5h，形成前驱体混合溶液，过滤前驱体混合溶液得到前驱体溶液和前驱体沉淀。将前驱体溶液在60℃水浴中静置10～20min，形成悬浮体系；取悬浮体系上部分的悬浮澄清液和全部的前驱体沉淀倒入50mL聚四氟乙烯内衬不锈钢水热反应釜中，所述悬浮澄清液的体积为悬浮体系的一半，在160℃下恒温水热反应10h，离心洗涤干燥，得到产品。

对制备得到的磷酸锑纳米超结构进行了电子显微镜观察和X射线衍射测定。

从图1可见，本发明制备的磷酸锑纳米超结构是由纳米晶片组装而成的微球，直径为15～35μm，纳米片厚度为0.15μm左右。

从图2可见，与XRD标准卡No.35-0829比较，该纳米超结构产品是纯的SbPO₄。

测试例

将实施例制得的磷酸锑纳米超结构光催化剂用来降解罗丹明B(RhB)溶液。

配制200mL浓度为0.01g/L的RhB溶液。用电子天平称取0.1g的磷酸锑待测样品，加入上述溶液，在避光的条件下搅拌30min，使溶液达到吸附-解附平衡。30min后，将达到吸附平衡的溶液取样离心，上层清液用UV-vis对RhB溶液的吸光度进行测量，其吸收度记为C₀。对上述达到吸附平衡的溶液在搅拌下进行紫外光照射，进行光催化反应，灯电流15A，灯距为15cm，每次间隔10min进行取样分析。取样后均先离心，取得上层清液用UV-vis对RhB溶液的吸光度进行测量，根据Lambert–Beer定律，有机物特征吸收峰强度的变化，可以定量计算其浓度变化。当吸光物质相同、厚度相同时，可以用吸光度的变化直接表示溶液浓度的变化。因此，将吸光度直接记为浓度符号：C₁，C₂，C₃。将每隔10min测得的RhB溶液的吸光度，绘制催化活性曲线(图3中曲线SbPO₄)，分析样品的光催化降解RhB的能力。如图3所示，与RhB在紫外光下的自降解曲线(图3中曲线blank experiment)比较，本发明制备得到的磷酸锑具有较好的光催化活性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。