一种新型纳米光催化材料Ag2MoO4-WO3异质结的制备方法与流程

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种新型纳米光催化材料ag2moo4-wo3异质结的制备方法。

背景技术

为了更大限度的利用太阳光，人们开发了更高效的可见光响应型光催化剂。wo3是一种n型可见光响应的半导体催化剂，具有较高的光活性，稳定的物理化学性质，抗光腐蚀效应强的可见光响应的光催化剂，在解决环境污染和能源短缺问题上拥有巨大潜力。然而，wo3作为可见光响应的半导体光催化剂还有很多缺陷，比如相对较窄的禁带宽度(2.4-2.8ev)，wo3光催化剂的导带位置偏低，光生电子难以还原溶液中吸附的o2，导致光生空穴与电子的复合率较高，从而限制其在光降解反应中的催化活性。为了弥补单独wo3作为可见光响应的光催化剂的缺陷，已经提出形貌修饰，离子参杂，构建异质结等方法。ag2moo4是一种p型的半导体催化剂，在光致发光，生物消毒，电催化氧还原等方面应用广泛。由于其形貌和微观结构容易被控制，所以ag2moo4作为光催化剂的催化性能受到很多因素的影响。但是，ag2moo4单独作为半导体催化剂的对可见光利用效率较低，因而催化效果很低。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明提供一种新型纳米光催化材料ag2moo4-wo3异质结的制备方法，此异质结生产成本低，光催化降解有机污染物效率高且无二次污染，极大提高对太阳光的利用率，节约能源，可循环使用。

本发明所述的一种新型纳米光催化材料ag2moo4-wo3异质结的制备方法，其特征在于：将wo3加入到超纯水中并进行超声分散得到wo3的悬浮液；逐滴加入agno3溶液到上述wo3的悬浮液并中持续搅拌，再逐滴加入na2moo4·2h2o溶液并遮光搅拌；上述搅拌后的溶液经离心后，用去离子水和乙醇洗涤若干次，所得沉淀在真空干燥箱中干燥，即得ag2moo4-wo3异质结，为方便描述，下文统一称为ag-wp-n异质结。

其中，优选方案如下：

所述ag2moo4-wo3异质结中，ag2moo4与wo3的质量百分比为ag2moo4：wo3＝0.05～0.2:1，可以为ag2moo4：wo3＝0.05:1、ag2moo4：wo3＝0.1:1、ag2moo4：wo3＝0.15:1、ag2moo4：wo3＝0.2:1，其中，最优选为ag2moo4：wo3＝0.1:1

所述agno3与na2moo4的摩尔比为2:1。

将wo3加入到超纯水中并进行超声分散20～40min得到wo3的悬浮液。

逐滴加入agno3溶液到上述wo3的悬浮液并中持续搅拌10～60min。

逐滴加入na2moo4·2h2o溶液并遮光搅拌2～5h。

用去离子水和乙醇洗涤的次数为2～5次。

所得沉淀在真空干燥箱中50～70℃条件下干燥5～7h。

本发明的优点在于：(1)本发明所制备的ag-wp-n异质结与单独ag2moo4和wo3的相比，降解罗丹明b(rhb)的效率能达到单独ag2moo4或wo3的2倍；(2)本发明所制备的ag-wp-n异质结在210min内降解抗生素盐酸四环素(tc)的效率高达100％且没有二次产物生成；(3)本发明所制备的ag-wp-n异质结在320min内降解无色染料4-氯苯酚(4-cp)的效率高达70％；(4)本发明所制备的ag-wp-n异质结作为光催化剂经过4次循环实验，其催化降解有机污染物的性能基本没有降低，可以有效的回收循环使用。

附图说明

图1为实施例5中不同含量的ag-wp-n异质结与单独ag2moo4，wo3以及标准催化剂二氧化钛(p25)降解罗丹明b(rhb)的性能对比图；

图2为实施例6中ag-wp-n异质结光催化降解盐酸四环素(tc)的高效液相色谱图；

图3为实施例7中ag-wp-n异质结光催化降解4-氯苯酚(4-cp)的高效液相色谱图；

图4为实施例8中ag-wp-n异质结光催化降解rhb四次循环性能图；

图5为实施例8中ag-wp-n异质结光催化降解rhb四次循环前后的xrd对比图；

图6为实施例2中ag-wp-n异质结的sem图以及eds图，图6(a)和图6(c)均为200nm倍数下sem图，图6(b)为400nm倍数下sem图，图6(d)为eds图；

图7为实施例2中ag-wp-n异质结的tem图，图7(a)为100nm倍数下tem图，图7(b)为50nm倍数下tem图，图7(c)为20nm倍数下tem图，图7(d)为50nm倍数下tem图；

图8为实施例2中ag-wp-n异质结与单独ag2moo4和wo3的xrd对比图；

图9为实施例2中ag-wp-n异质结与单独ag2moo4和wo3的固体紫外对比图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步描述。

实施例1：

一种新型纳米光催化材料ag2moo4-wo3异质结的制备方法，按照ag2moo4与wo3的质量百分比为ag2moo4：wo3＝0.05:1进行各原材料称量选取，将wo3加入到超纯水中并进行超声分散30min得到wo3的悬浮液；逐滴加入agno3溶液到上述wo3的悬浮液并中持续搅拌30min，再逐滴加入na2moo4·2h2o溶液并遮光搅拌4h，所述agno3与na2moo4的摩尔比为2:1；上述搅拌后的溶液经离心后，用去离子水和乙醇洗涤3次，所得沉淀在真空干燥箱中中60℃条件下干燥6h，即得ag2moo4-wo3异质结。

实施例2：

一种新型纳米光催化材料ag2moo4-wo3异质结的制备方法，按照ag2moo4与wo3的质量百分比为ag2moo4：wo3＝0.1:1进行各原材料称量选取，将wo3加入到超纯水中并进行超声分散40min得到wo3的悬浮液；逐滴加入agno3溶液到上述wo3的悬浮液并中持续搅拌40min，再逐滴加入na2moo4·2h2o溶液并遮光搅拌4h，所述agno3与na2moo4的摩尔比为2:1；上述搅拌后的溶液经离心后，用去离子水和乙醇洗涤4次，所得沉淀在真空干燥箱中中60℃条件下干燥6h，即得ag2moo4-wo3异质结。

如图6和图7所示，反映了通过上述方法制备的ag-wp-n异质结的形貌，ag2moo4颗粒沉积在片状结构的wo3上，改变了wo3的初始形貌。tem中的ag2moo4和wo3的晶格间距与xrd的标准卡对应。

如图8所示，ag-wp-n异质结的结晶度很好，与ag2moo4和wo3的标准卡相对应；纯度很高，没有杂质参杂。

如图9所示，ag-wp-n异质结对可见光的响应更大，可以更加有效的利用太阳光，异质结的光催化性能更高。

实施例3：

一种新型纳米光催化材料ag2moo4-wo3异质结的制备方法，按照ag2moo4与wo3的质量百分比为ag2moo4：wo3＝0.15:1进行各原材料称量选取，将wo3加入到超纯水中并进行超声分散40min得到wo3的悬浮液；逐滴加入agno3溶液到上述wo3的悬浮液并中持续搅拌40min，再逐滴加入na2moo4·2h2o溶液并遮光搅拌4h，所述agno3与na2moo4的摩尔比为2:1；上述搅拌后的溶液经离心后，用去离子水和乙醇洗涤4次，所得沉淀在真空干燥箱中中60℃条件下干燥6h，即得ag2moo4-wo3异质结。

实施例4：

一种新型纳米光催化材料ag2moo4-wo3异质结的制备方法，按照ag2moo4与wo3的质量百分比为ag2moo4：wo3＝0.2:1进行各原材料称量选取，将wo3加入到超纯水中并进行超声分散30min得到wo3的悬浮液；逐滴加入agno3溶液到上述wo3的悬浮液并中持续搅拌30min，再逐滴加入na2moo4·2h2o溶液并遮光搅拌2～5h，所述agno3与na2moo4的摩尔比为2:1；上述搅拌后的溶液经离心后，用去离子水和乙醇洗涤5次，所得沉淀在真空干燥箱中中60℃条件下干燥6h，即得ag2moo4-wo3异质结。

实施例5：

如图1所示，将实施例1～4制备的ag-wp-n异质结与单独ag2moo4，wo3以及标准催化剂二氧化钛(p25)降解罗丹明b(rhb)，采用带有420nm紫外光滤波片的氙灯做模拟可见光光源，功率为300w。100mg的催化剂分别加入到盛有100ml10mg/lrhb的反应器中并在黑暗中搅拌60min后达到催化剂和污染物分子之间的吸附-脱附平衡。可见光照射下，在一定时间间隔内去2.0ml样品离心后的上清液通过紫外可见分光光度计测rhb溶液在特征波长处的吸光度,通过标准曲线对应相应rhb的浓度。

对比可以发现，ag-wp-n异质结降解罗丹明b(rhb)的效率能达到单独ag2moo4或wo3的2倍。

实施例6：

如图2所示，采用实施例2制备的ag-wp-n异质结光催化降解盐酸四环素(tc)，采用带有420nm紫外光滤波片的氙灯做模拟可见光光源，功率为300w。100mg的催化剂分别加入到盛有100ml20mg/ltc溶液的反应器中并在黑暗中搅拌60min后达到催化剂和污染物分子之间的吸附-脱附平衡。一定时间间隔内取tc样品2.0ml，用0.22μm注射器式过滤器过滤后，液相色谱仪(hplc安捷伦1100系列)分析tc浓度变化。hplc紫外检测器280nm,流动相为80％甲醇，20％超纯水，流速为0.5mlmin^-1。

可以发现，210min内降解抗生素盐酸四环素(tc)的效率高达99％且没有二次污染物生成。

实施例7：

如图3所示，采用实施例2制备的ag-wp-n异质结光催化降解4-氯苯酚(4-cp)，采用带有420nm紫外光滤波片的氙灯做模拟可见光光源，功率为300w。100mg的催化剂分别加入到盛有100ml5mg/ltc溶液的反应器中并在黑暗中搅拌60min后达到催化剂和污染物分子之间的吸附-脱附平衡。一定时间间隔内取4-cp样品2.0ml，用0.22μm注射器式过滤器过滤后，液相色谱仪(hplc安捷伦1100系列)分析4-cp浓度变化。hplc紫外检测器280nm,流动相为8％甲醇，72％草酸，乙腈20％，流速为0.5mlmin^-1。

可以发现，在320min内降解无色染料4-氯苯酚(4-cp)的效率高达70％。

实施例8：

如图4和图5所示，采用实施例2制备的ag-wp-n异质结进行循环实验，循环实验通过降解4次rhb来评估，其降解方法与降解rhb一致。一次降解完成后，将催化剂离心回收，干燥后，进行下一次循环实验。ag-wp-n异质结作为光催化剂经过4次循环实验，其催化降解有机污染物的性能基本没有降低，xrd图显示ag-wp-n异质结的稳定性很高，只有少量钼酸银还原成银，但并不影响ag-wp-n异质结的催化性能，可以有效的回收循环使用。