一种银微米线光催化剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种银微米线光催化剂及其制备方法和应用，该光催化剂制备简单易行、利于商业化生产。该方法操作方便，制得催化活性高。本发明在室温下，以水为溶剂，在搅拌条件下，依次加入自制铜微米线，聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银溶液，制备出了银微米线。本发明方法在室温条件下进行，不需加热、节约能源。本发明银微米线制备方法简单易行，有利于大批量制备，而且此催化剂具有可高效催化过氧化氢的分解,从而大大加快过氧化氢催化有机污染物的氧化分解速率,具有很高的光催化活性。
【专利说明】一种银微米线光催化剂及其制备方法和应用
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种银微米线光催化剂，还涉及该光催化剂的制备方法，属光催化剂【技术领域】。
[0002]【背景技术】:
环境与人类生存密切相关，环境已经成为人类社会可持续发展面临的重要问题，人类研究新型高效的材料来治理环境越来越迫切。光催化材料的研究和开发已受到社会高度重视，发展可见光响应型光催化剂具有十分重要的意义。1972年日本科学家Fujishima等发现T12单晶电级可以实现光催化分解水(FujishimaA，1972)，后来又发现纳米T12具有光催化降解有机物的能力，并且具有很高的稳定性、无毒无污染等突出的优点，在光催化领域被广泛地研究和利用。但T12的禁带宽度为3.2eV，其对应的吸收波长为387.5nm,光吸收仅局限于紫外光区。但这部分光仅占照射到地面太阳光谱的5%，较低的太阳能利用率限制了光催化剂在环境净化和新能源开发等方面的应用。2010年，《自然》杂志报道了一种具有强氧化性的可见光光催化剂磷酸银。这种新型磷酸银光催化剂可以吸收波长小于520 nm的太阳光，在多种有机染料降解实验中表现出来了极其优越的光催化活性。根据考察磷酸银在可见光照射下水分解性能和涂料分解性能等实验结果，证明了磷酸银的可见光光氧化性能是目前所知光催化剂的数十倍。
[0003]近年来研究发现，银用途广泛，是一种重要催化剂材料。液相沉淀法操作简便，同时获得的产物具有更高的化学均匀性、颗粒粒度较细、尺寸分布较窄且具有一定形貌可控。探索简便的合成方法，进一步改善Ag光催化性质，有着非常重要的意义。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的一目的是提供一种新型银微米线催化剂，该光催化剂制备简单易行、利于商业化生产。
[0005]本发明的另一目的是提供上述银微米线催化剂的制备方法，该制备方法操作方便，在室温条件下即可完成，不需加热，可节约能源。
[0006]本发明的另一目的是提供上述银微米线催化剂在光催化降解有机物方面的应用。
[0007]本发明的具体技术方案如下:
一种银微米线光催化剂的制备方法，包括如下步骤:
1)搅拌条件下，将铜微米线加入水中，铜微米线与水的重量体积(0.01-0.1) g/30ml ；
2)然后加入聚乙烯吡咯烷酮，在10-30°C下超声波震荡Ι-lOmin，使铜微米线均匀分散在体系中，得到铜分散液备用；聚乙烯吡咯烷酮与步骤I)中铜微米线的质量比为80:(3-8)；
3)称取硝酸银，在另一容器中加水配制(2-4)wt%硝酸银溶液；
4)搅拌的情况下，将步骤3)的硝酸银溶液一次性倒入步骤2)的铜分散液中；其中，硝酸银溶液和铜分散液的体积比为1:(2-5);待溶液变为黑灰色时，停止搅拌；
5)离心，用去离子水和无水乙醇分别洗涤2-3次；
6)在55-80°C温度下，烘干时间为3-5h，即得银微米线光催化剂。
[0008]上述制备方法制备的银微米线光催化剂。
[0009]本发明还提供该银微米线光催化剂在降解有机污染物方面的应用。
[0010]该应用具体为该银微米线光在催化过氧化氢降解有机污染物方面的应用。
[0011]本发明相比现有技术具有如下优点:
本发明银微米线的制备方法简单，在室温条件下即可完成，不需加热，可节约能源。
[0012]本发明银微米线制备过程简单、成本低，节省经济；而传统的物理法是将大块的单质银变成纳米级的银离子，所用设备昂贵制备成本高，生产费用昂贵。因此，与物理方法相t匕，具有明显的经济效益。
[0013]本发明提供的银微米线，可高效催化过氧化氢的分解，从而大大加快过氧化氢催化有机污染物的氧化分解速率。
[0014]【专利附图】
【附图说明】:
图1是本发明实施例一制备的银微米线的XRD图。
[0015]图2是本发明实施例一制备的银微米线扩大1200倍的SEM图。
[0016]图3是本发明实施例一制备的银微米线扩大3200倍的SEM图。
[0017]图4是银催化罗丹明B降解的对比试验曲线图。
[0018]其中，Ctl为罗丹明B的初始浓度，C为加入银微米线催化过氧化氢降解罗丹明B —段时间后测量的罗丹明B浓度值，t为时间。
[0019]【具体实施方式】:
本发明中所采用的铜微米线是指微米级长度的铜线，其制备方法同申请号为201310505999.0 (
【公开日】为2014年I月8日)的发明专利申请中正五棱柱状铜微米线。
[0020]实施例一:
室温下，取30mL的去离子水，倒入容器中，在搅拌条件下加入0.05g的铜微米线，然后加入0.8g聚乙烯吡咯烷酮K-30(国药集团化学试剂有限公司，下同)，在25°C下超声波震荡lOmin，使铜微米线均匀的分散在体系中，得到溶液A。
[0021]称取0.3189的AgNO3 (0.00187mol)于另一容器，加入1mL去离子水溶解，搅拌，得到均匀的硝酸银溶液，在搅拌状态下，将硝酸银溶液一次性倒入溶液A中，在搅拌状态下进行反应，直到反应体系的颜色由红色变为黑色，反应结束，得到反应混合物溶液。
[0022]离心处理后，依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，在60°C条件下烘干7h，即得银微米线催化剂，设为材料I。
[0023]从图1材料I的X射线电子衍射图像可以看出，材料I是银单质。
[0024]从图2、图3材料I的电子显微镜形貌图可以看出，材料I为银微米线单质。
[0025]应用实施例
在催化实验中，被降解有机物的吸收光谱使用紫外一可见分光光度计测量，根据Lambert — Beer定律，根据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，比色皿厚度相同时，可以用吸光度的变化间接表示溶液浓度的变化，因为罗丹明B在554nm处有一个特征吸收峰，所以可以利用吸光度的变化来衡量溶液中罗丹明B的浓度变化，计算C/Q，绘制C/Q相对于时间的曲线，以表征催化剂的催化过氧化氢降解有机污染物的活性，其中Ctl为罗丹明B的初始浓度，C为加入本发明银微米催化过氧化氢降解罗丹明B —段时间后测量的罗丹明B的浓度值，t为时间。
[0026]具体对比实验如下:
本发明的银微米线光在催化过氧化氢降解有机污染物方面的应用。
[0027]将实施例1制备的材料I和商用银(广州市达添银饰品有限公司银丝)分别作为光催化剂降解罗丹明B。
[0028]分别配制三组罗丹明B溶液:取1mL质量百分浓度为30% H2O2溶液，2mg罗丹明B，先将罗丹明B溶于适量水中，再加入到H2O2溶液中，并用水定容至200mL，得到罗丹明B溶液。
[0029]取第一组200ml罗丹明B溶液，加入0.1g光催化剂，搅拌均匀，然后在400 —700nm光照下进行反应，每隔十分钟取3mL反应液，离心分离后取上层清液，用分光光度计检测罗丹明B的浓度，得到罗丹明B的降解曲线。
[0030]第二组200ml罗丹明B溶液，不加入光催化剂，作为空白对照中，其他操作步骤同上。
[0031]第三组200ml罗丹明B溶液，加入0.1g商用银作为光催化剂，其他操作步骤同上。得到的三组曲线如图4。
[0032]图4中，由三组罗丹明B的降解曲线可以看出，在可见光的照射下(400 — 700nm)，材料I催化过氧化氢分解速率很快，所以罗丹明B的降解速率也很快，显著高于普通商业银催化罗丹明B降解的速率和空白对照组。
【权利要求】
1.一种银微米线光催化剂的制备方法，其特征是:该方法的具体步骤包括: 1)搅拌条件下，将铜微米线加入水中，铜微米线与水的重量体积比(0.01-0.1) g/30ml 2)然后加入聚乙烯吡咯烷酮，在10-30°C下超声波震荡Ι-lOmin，使铜微米线均匀分散在体系中，得到铜分散液备用；聚乙烯吡咯烷酮与步骤I)中铜微米线的质量比为80:(3-8)； 3)称取硝酸银，在另一容器中加水配制(2-4)wt%硝酸银溶液； 4)搅拌的情况下，将步骤3)的硝酸银溶液一次性倒入步骤2)的铜分散液中；其中，硝酸银溶液和铜分散液的体积比为1:(2-5);待溶液变为黑灰色时，停止搅拌； 5)离心，用去离子水和无水乙醇分别洗涤2-3次； 6)在55-80°C温度下，烘干时间为3-5h，即得银微米线光催化剂。
2.权利要求1所述制备方法制备的银微米线光催化剂。
3.权利要求2所述银微米线光催化剂在降解有机污染物方面的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，具体为该银微米线光在催化过氧化氢降解有机污染物方面的应用。
【文档编号】C02F101/30GK104258876SQ201410560441
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】陈敏东, 徐创业, 罗悦, 张桐瑜, 滕飞 申请人:南京信息工程大学