一种等离子体复合光催化剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于光催化领域，具体涉及一种等离子体复合光催化剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]近年来，随着科学技术的飞速发展，环境污染和能源短缺问题日益严重，严重制约着人类的可持续发展，而且严重危害人类健康。因此，保护环境、控制污染受到了人们越来越多的重视，而开发和使用高效、环保、科学的新技术和新能源成为了目前的研究热点。半导体光催化技术因其可利用太阳能资源，并且具有高效、绿色、无污染、可以充分利用清洁无污染的太阳能等特点成为了一种潜在的解决能源和环境问题的方法，近年来受到了广泛关注，在污水处理、废气处理、空气净化、杀菌消毒、催化制氢、还原co2等方面有广泛应用，并且效果良好。
[0003]目前，Ti02因其化学性质稳定、无毒、低成本等优点成为使用最广泛的光催化材料，但是由于Ti02禁带宽度为3.2eV，其对应的吸收波长为387.5nm，光吸收范围仅局限于紫外光区，大大限制了对太阳能的利用[1]。因此，为了实现太阳能的有效利用，近年来，人们对开发新型的可见光催化剂做了大量研究，其中包含了 d°和cT电子构型的In3+、Ce3+、Bi3+、Ag+等。
[0004]其中，具有一维结构的AgV03因带隙较窄(Eg〈2.5eV)，可见光吸收性能良好以及环境友好型等特性，在光催化领域受到了研究者的极大关注[2]。虽然这种一维结构具有比表面积大、易于电子传递等优点，但是单体AgV(M^料中光生载流子分离速率相对较低，影响了光催化活性[3’4]。因此，为了进一步提高AgV03的光催化性能，充分利用太阳光资源，可以将贵金属掺杂和半导体复合方法有机结合，构建具有等离子体共振效应的异质结复合材料。贵金属Ag的表面等离子体共振效应不仅可以扩展半导体材料的可见光吸收范围，并且可以作为电子捕获阱捕获电子，加速光生电子-空穴的分离，有效抑制光生载流子的复合[5'6]。同时对于含Ag半导体材料还可以使其表面电子快速转移到纳米Ag表面，有效保护了含Ag材料不被还原，并因此大大提高了材料的可见光催化性能和稳定性[5’6]。而扮￥04是一种新型的η型直接半导体材料，其禁带宽度相对较窄(约2.4eV)，具有良好的可见光吸收性能，是一种应用前景良好的新型可见光催化材料[7]。
[0005]但是，目前将纳米Ag和BiV04同时与AgVO 3有机结合来进一步提高AgVO 3光催化性能的光催化复合材料还未见报道。
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【发明内容】
[0013]本发明的目的在于存在的问题，提供一种等离子体复合光催化剂及其制备方法和应用。
[0014]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实施:
[0015]—种等离子体复合光催化剂，由BiV04m米片在AgV03纳米带表面原位生长形成异质结结构，并通过还原反应使具有表面等离子体共振效应的纳米Ag在BiVOjft米片和AgV03纳米带表面原位生长；其中扮￥04与AgVO 3的摩尔比为1:99?99:1。
[0016]所述纳米Ag粒径为5?30nm。
[0017]所述BiVO# AgVO 3的摩尔比为 1:49 ?49:1。
[0018]—种等离子体复合光催化剂的制备方法，通过水热合成法获得AgV03—维纳米带，然后通过离子交换反应，使8^04在々8￥03纳米带表面原位生长，形成异质结结构，而后加入聚乙稀啦略烧酮作为还原剂使纳米Ag还原到BiV04m米片和AgVO 3纳米带表面，得到等离子体复合光催化剂。
[0019]具体为:
[0020](l)AgV03纳米带的制备:将等摩尔量的NH4V0#P AgNO 3分别溶解在超纯水中，磁力搅拌使其完全溶解，分别得到溶解液；然后将上述AgN03S解液逐滴加入到上述NH^03溶解液中，得混合液，调节混合液pH值至5?9，在室温下继续避光搅拌2?8h形成悬浮液，而后将悬浮液移高压反应釜中，放入电热恒温鼓风干燥箱中进行热处理，120?200°C反应12?36h，而后冷却至室温，经过抽滤、洗涤和干燥后可得到AgV03纳米带；
[0021](2)Ag@AgV03/BiV04#离子体复合光催化剂的制备:将步骤⑴中得到的AgVO 3分散于超纯水中，得到分散液；然后向分散液中依次加入Bi (N03) 3.5Η20和PVP，继续超声分散得到均匀的混合液，之后调节混合液pH值至5?9，在室温下继续搅拌，而后将混合液移至高压反应釜中，通过水热合成法得到Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂。
[0022]所述步骤⑴和步骤⑵中调节混合液采用浓度为0.1?5.0mol/L的ΝΗ3.H20或 NaOHo
[0023]所述步骤⑵中PVP加入量与AgV03的物质的量的关系为0.1?1.0gPVP/lmmolAgV03;加入的Bi (NO 3)3.5H20与AgV03的物质的量之比为0.02?0.98:1。
[0024]所述步骤(1)和步骤(2)中干燥为真空条件下干燥，温度为50?80°C，干燥时间为3?12h0
[0025]—种等离子体复合光催化剂的应用，所述48_8￥03作”04等离子体复合光催化剂作为杀菌剂的应用。
[0026]所述Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂作为水体中的杀菌剂。
[0027]—种等离子体复合光催化剂的应用，所述48_8￥03作”04等离子体复合光催化剂在降解染料中的应用。
[0028]—种等离子体复合光催化剂的应用，所述48_8￥03作”04