一种Ag2O/Bi24O31Br10复合光催化剂的制备方法与流程

本发明涉及复合光催化剂的制备，特别涉及一种新型ag2o/bi24o31br10复合光催化剂的制备方法。

背景技术：

随着社会的发展，环境污染问题越来越严重，而水污染问题是当代急需解决的环境问题之一，而光催化剂的出现为解决水污染问题提供了新途径。虽然目前已经报道的光催化剂种类有很多，例如tio2、zno、knbo3和znwo4等，但是由于这些半导体的禁带宽度较大，只能吸收紫外光，因此极大地限制了材料的实际应用。而对材料进行改性及开发新型可见光响应的半导体材料是目前光催化剂的主要研究方向。

铋基材料具有特殊的价带和导带组成，及较小的禁带宽度，对可见光有响应，因此受到了国内外学者的广泛关注。ag2o属于典型的p型半导体，具有较窄的带隙能，禁带宽度为1.3ev，是一种具有很大应用前景的可见光半导体光催化剂，目前被广泛的用来与宽带隙半导体进行复合来拓宽对可见光谱的吸收。

光催化领域中，将两种带隙结构不同并且相互匹配的半导体进行复合是提高光催化效率的主要方法之一，而p-n结的构造是常用的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种工艺简单、形貌可控、组分可调的ag2o/bi24o31br10复合光催化剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种ag2o/bi24o31br10复合光催化剂的制备方法，该方法包括：

1）bi24o31br10的制备:

将1～3mmol的bi(no3)3•h2o溶于50～100ml的乙二醇溶液中，室温下搅拌2h，得溶液a；

将1～3mmol的kbr溶于溶液a中，搅拌2h，得混合物b；

混合物b于70～90ºc下，水浴加热4h后，室温搅拌1h至室温，再用注射器将溶液b逐滴加到50～100ml体积比为1:1的乙醇的水溶液中，得到白色沉淀c，用超纯水和无水乙醇分别清洗3次，70～80ºc下干燥2h，得到粉末d；将粉末d转移到马弗炉中，以10ºc/min的升温速率加热到500～700ºc，保持2h，得到bi24o31br10块体结构；

2）ag2o/bi24o31br10的制备:

将0.01～0.03g的agno3溶于超纯水中，搅拌10min后得透明溶液e；将0.01～0.05g的bi24o31br10块体加到溶液e中，超声1h，搅拌0.5h，滴加0.1～0.2m的koh溶液，0ph为10～12，得混合物f，将混合物f置于70～90ºc烘箱中干燥2h，得ag2o/bi24o31br10复合光催化剂。

优选的是，在bi24o31br10的制备中，水浴加热的温度为80ºc。

优选的是，在bi24o31br10的制备中，干燥温度为75ºc。

优选的是，在ag2o/bi24o31br10的制备中，烘箱干燥的温度为80ºc。

本发明的ag2o/bi24o31br10光催化剂是将bi24o31br10块体分散到agno3的水溶液中，然后加碱，通过调节ph值使ag2o附着在bi24o31br10块体表面上，从而形成复合光催化剂，使复合材料的性能得到提高。

在光催化应用中，构造p-n结是将p型半导体合n-型半导体进行复合，通过形成p-n结后，在两种材料的界面会形成内建电场，而内建电场的形成有利于光生电子和空穴的分离。虽然bi24o31br10块体对可见光有响应，但材料内的光生电子和空穴对的复合率较高，因此为增加材料的光催化效率，本发明通过使用ag2o纳米颗粒与bi24o31br10块体进行复合，即利用化学沉淀法将ag2o颗粒附着在bi24o31br10块体表面上来制备含有p-n结的ag2o/bi24o31br10复合可见光催化剂。所述p-n结是指将n型bi24o31br10半导体带和p型ag2o半导体进行复合形成典型的异质结结构。通过将ag2o颗粒附着在bi24o31br10块体表面上，在两种材料的界面会形成异质结构，ag2o颗粒受光激发后，导带上形成的光生电子会转移到bi24o31br10的导带上，参与氧负离子的生成，而bi24o31br10受光激发在价带上生成的空穴会转移到ag2o的价带上，可以直接降解有机物，最终实现电子和空穴的有效分离，提高材料的光催化效率。在保证bi24o31br10对可见光仍有吸收的情况下，还能够使可见光吸收范围变宽且电子和空穴能有效分离的复合光催化剂。

本发明均采用化学沉淀法制备ag2o/bi24o31br10复合光催化剂，工艺简单，形貌可控，组分可调。

附图说明

图1是bi24o31br10(a)和本发明制备的0.1ag2o/bi24o31br10的扫描电镜图(b),及br、bi、o和ag的元素分布图。

图2是ag2o/bi24o31br10复合可见光催化剂的吸收光谱图。

图3是ag2o和bi24o31br10物理混合光催化剂的扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1：

1）bi24o31br10的制备

将1.5mmol的bi(no3)3•h2o溶于50ml的乙二醇溶液中，室温下搅拌2h，得溶液a；

将1.5mmol的kbr溶于溶液a中，搅拌2h，得混合物b；

混合物b于80ºc下，水浴加热4h后，室温搅拌1h至室温，再用注射器将溶液b逐滴加到50ml体积比为1:1的乙醇的水溶液中，得到白色沉淀c，用超纯水和无水乙醇分别清洗3次，75ºc下干燥2h，得到粉末d；将粉末d转移到马弗炉中，以10ºc/min的升温速率加热到700ºc，保持2h，得到bi24o31br10块体结构；

2）ag2o/bi24o31br10的制备

将0.002g的agno3溶于超纯水中，搅拌10min后得透明溶液e；将1.5g的bi24o31br10块体加到溶液e中，超声1h，搅拌0.5h，滴加10ml的koh溶液，得混合物f，将混合物f置于80ºc烘箱中干燥2h，得ag2o/bi24o31br10复合光催化剂。

对比例1

1）bi24o31br10的制备

将1.5mmol的bi(no3)3•h2o溶于50ml的乙二醇溶液中，室温下搅拌2h，得溶液a；

将1.5mmol的kbr溶于溶液a中，搅拌2h，得混合物b；

混合物b于80ºc下，水浴加热4h后，室温搅拌1h至室温，再用注射器将溶液b逐滴加到50ml体积比为1:1的乙醇的水溶液中，得到白色沉淀c，用超纯水和无水乙醇分别清洗3次，75ºc下干燥2h，得到粉末d；将粉末d转移到马弗炉中，以10ºc/min的升温速率加热到700ºc，保持2h，得到bi24o31br10块体结构；

2）ag2o的制备

将0.3mmol的agno3溶于30ml超纯水，超声20min后得到澄清的溶液e；滴加50ml的koh溶液，得沉淀f，离心、洗涤后，75ºc下烘干1h，备用；

3）ag2o/bi24o31br10的制备

将0.01g的ag2o和1.5g的bi24o31br10分散到10ml乙醇中，超声0.5h后，75ºc下边搅拌边蒸干溶剂，得到bi24o31br10和ag2o的混合光催化剂。

将实施例1的形貌图即图1、图2与对比例1的形貌图即图3对比，由图3可以看出bi24o31br10和ag2o的混合光催化剂中的ag2o颗粒明显发生团聚现象。

实施例2：

1）bi24o31br10的制备

将2.0mmol的bi(no3)3•h2o溶于50ml的乙二醇溶液中，室温下搅拌2h，得溶液a；

将2.0mmol的kbr溶于溶液a中，搅拌2h，得混合物b；

混合物b于80ºc下，水浴加热4h后，室温搅拌1h至室温，再用注射器将溶液b逐滴加到75ml体积比为1:1的乙醇的水溶液中，得到白色沉淀c，用超纯水和无水乙醇分别清洗3次，75ºc下干燥2h，得到粉末d；将粉末d转移到马弗炉中，以10ºc/min的升温速率加热到700ºc，保持2h，得到bi24o31br10块体结构；

2）ag2o/bi24o31br10的制备

将0.003g的agno3溶于超纯水中，搅拌10min后得透明溶液e；将1.5g的bi24o31br10块体加到溶液e中，超声1h，搅拌0.5h，滴加10ml的koh溶液，得混合物f，将混合物f置于80ºc烘箱中干燥2h，得ag2o/bi24o31br10复合光催化剂。

实施例3：

1）bi24o31br10的制备

将2.5mmol的bi(no3)3•h2o溶于50ml的乙二醇溶液中，室温下搅拌2h，得溶液a；

将2.5mmol的kbr溶于溶液a中，搅拌2h，得混合物b；

混合物b于80ºc下，水浴加热4h后，室温搅拌1h至室温，再用注射器将溶液b逐滴加到75ml体积比为1:1的乙醇的水溶液中，得到白色沉淀c，用超纯水和无水乙醇分别清洗3次，75ºc下干燥2h，得到粉末d；将粉末d转移到马弗炉中，以10ºc/min的升温速率加热到700ºc，保持2h，得到bi24o31br10块体结构；

2）ag2o/bi24o31br10的制备

将0.005g的agno3溶于超纯水中，搅拌10min后得透明溶液e；将1.5g的bi24o31br10块体加到溶液e中，超声1h，搅拌0.5h，滴加10ml的koh溶液，得混合物f，将混合物f置于80ºc烘箱中干燥2h，得ag2o/bi24o31br10复合光催化剂。

实施例4：

1）bi24o31br10的制备

将3.0mmol的bi(no3)3•h2o溶于100ml的乙二醇溶液中，室温下搅拌2h，得溶液a；

将3.0mmol的kbr溶于溶液a中，搅拌2h，得混合物b；

混合物b于80ºc下，水浴加热4h后，室温搅拌1h至室温，再用注射器将溶液b逐滴加到100ml体积比为1:1的乙醇的水溶液中，得到白色沉淀c，用超纯水和无水乙醇分别清洗3次，75ºc下干燥2h，得到粉末d；将粉末d转移到马弗炉中，以10ºc/min的升温速率加热到700ºc，保持2h，得到bi24o31br10块体结构；

2）ag2o/bi24o31br10的制备

将0.01g的agno3溶于超纯水中，搅拌10min后得透明溶液e；将1.5g的bi24o31br10块体加到溶液e中，超声1h，搅拌0.5h，滴加10ml的koh溶液，得混合物f，将混合物f置于80ºc烘箱中干燥2h，得ag2o/bi24o31br10复合光催化剂。

实施例5：

1）bi24o31br10的制备

将3.5mmol的bi(no3)3•h2o溶于100ml的乙二醇溶液中，室温下搅拌2h，得溶液a；

将3.5mmol的kbr溶于溶液a中，搅拌2h，得混合物b；

混合物b于80ºc下，水浴加热4h后，室温搅拌1h至室温，再用注射器将溶液b逐滴加到100ml体积比为1:1的乙醇的水溶液中，得到白色沉淀c，用超纯水和无水乙醇分别清洗3次，75ºc下干燥2h，得到粉末d；将粉末d转移到马弗炉中，以10ºc/min的升温速率加热到700ºc，保持2h，得到bi24o31br10块体结构；

2）ag2o/bi24o31br10的制备

将0.03g的agno3溶于超纯水中，搅拌10min后得透明溶液e；将1.5g的bi24o31br10块体加到溶液e中，超声1h，搅拌0.5h，滴加10ml的koh溶液，得混合物f，将混合物f置于80ºc烘箱中干燥2h，得ag2o/bi24o31br10复合光催化剂。