一种等离子体复合光催化剂及其制备方法和应用_3

文档序号:9513806阅读:来源:国知局
较尖锐,峰强较大,可以确定实施例1制备的样品为纯的单斜相f3_AgV03,并且具有良好的结晶度。b曲线为对比实施例1制备的单体BiVOj^ XRD图谱,由图可见,图中所有的衍射峰都与标准的单斜晶系BiV04相对应(JCPDS N0.14-0688),并且没有发现其他杂质相的衍射峰,表明对比实施例1所制备的样品为纯的单斜相BiV04。
[0054]图1中的c和d曲线分别为对比实施例2制备的AgV03/BiV04-0.2复合材料和实施例1制备的Ag@AgV03/BiV04-0.2等离子体复合光催化剂的XRD图谱。两种复合材料的XRD图谱中均包含了单斜相AgV0#P单斜相BiVO 4的所有特征衍射峰,说明AgVO 3和BiVO 4在复合材料中成功复合在一起。另外,从Ag@AgV03/BiV04-0.2的XRD图谱中还看到另外4个衍射峰,可以对应于面心立方晶系纯Ag晶体的标准图谱(JCPDS N0.04-0783),除此之外没有出现其他物质的衍射峰,表明本发明成功制备了负载纳米Ag的AgV03/BiV04复合材料,复合材料是由Ag、AgVO# BiVO 4组成。另一方面,AgiAgVO 3/BiV04复合材料的XRD图谱与单体AgV0#P BiVO 4相比,AgV03的衍射征峰强度有所下降,但峰位置未出现明显变化,这是因为反应中BiV04是通过Bi (NO 3)3对AgVO 3侵蚀生成,导致AgVO 3总量减少,实验结果同时证明相没有以掺杂的方式存在于AgVO 3的晶格中,而是单独存在。另外,实验结果表明生成的Ag单质未能进入到AgV03S BiVO 4的晶格中,而是吸附在复合材料材料表面。
[0055]由图2(A)可见,单体AgV03为均一的带状结构,长度在10 μπι以上,宽度约为500nm。由图2(B)可见,单体BiV04为树枝状结构,每个树枝由垂直棒晶生长的多个支晶构成,尺寸约为5μπι。从图2(C)为中可以看到AgV03纳米带表面有一些像鳞片一样的BiVO 4纳米片,大小在100nm左右。而从图2(D)中可以看到Ag@AgV03/BiV04_0.2表面不仅有BiV04纳米片,还有一些很小的纳米Ag颗粒附着,大小约为10nm,同时在BiV04纳米片表面也有纳米Ag颗粒附着,结果表面本发明成功制备了 Ag@AgV03/BiV04S元复合材料。在反应中,Bi3+将与AgV03纳米带发生离子交换反应,在纳米带表面原位生成BiVO 4纳米片,形成异质结结构;另一方面,被置换出来的Ag+在PVP作用下将同时被还原到复合材料表面,最终形成了三元复合结构。
[0056]由图3 可见,AgV03、BiV04、AgV03/BiV04-0.2 和 Ag@AgV03/BiV04_0.2 在紫外区和可见光区均有良好的吸收,显示出良好的可见光吸收性能。Ag@AgV03/BiV04-0.2的光吸收范围可到达约650nm,这是由于具有良好可见光吸收性能的AgVO 3复合形成异质结结构,并且在复合材料表面附着了大量具有表面等离子体共振效应的纳米Ag,大大提高了复合材料的可见光吸收性能。
[0057]实施例2:
[0058]Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂的制备方法:
[0059]通过水热合成-离子交换-还原法制备,与实施例1不同之处在于,控制加入的Bi (N03) 3.5Η20为0.05mmolo称取上述所得1.0mmol AgV03纳米带加入到50mL超纯水中,超声分散30min,得到分散液;然后加入0.05mmolBi (Ν03) 3.5Η20,再加入0.25g PVP,继续超声分散30min,得到均匀的混合液,之后用2.0mol/L ΝΗ3.Η20溶液调节混合液的pH为7,并在室温下继续搅拌30min,之后将混合液转移至配有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,放入电热恒温鼓风干燥箱中160°C热处理12h ;反应结束后,将反应釜冷却至室温,产物经过抽滤,抽滤后沉淀依次经超纯水和无水乙醇洗涤数次,而后于60°C真空干燥箱中干燥6h,可得到Ag@AgV03/BiV0^离子体复合光催化剂,记为 AgOAgVO 3/BiV04-0.05。
[0060]实施例3:
[0061]Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂的制备方法:
[0062]通过水热合成-离子交换-还原法制备,与实施例1不同之处在于,控制加入的Bi (N03) 3.5Η20为0.1 mmol ο称取上述所得1.0mmol AgV03纳米带加入到50mL超纯水中,超声分散30min,得到分散液;然后加入0.1mmoIBi (Ν03)3.5H20,再加入0.25g PVP,继续超声分散30min,得到均匀的混合液,之后用2.0mol/L ΝΗ3.Η20溶液调节混合液的pH为7,并在室温下继续搅拌30min,之后将混合液转移至配有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,放入电热恒温鼓风干燥箱中160°C热处理12h ;反应结束后,将反应釜冷却至室温,产物经过抽滤,抽滤后沉淀依次经超纯水和无水乙醇洗涤数次,而后于60°C真空干燥箱中干燥6h,可得到Ag@AgV03/BiV04#离子体复合光催化剂,记为 AgiAgVO 3/BiV04-0.1。
[0063]实施例4:
[0064]Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂的制备方法:
[0065]通过水热合成-离子交换-还原法制备,与实施例1不同之处在于,控制加入的Bi (N03) 3.5Η20为0.15mmolo称取上述所得1.0mmol AgV03纳米带加入到50mL超纯水中,超声分散30min,得到分散液;然后加入0.15mmolBi (Ν03) 3.5Η20,再加入0.25g PVP,继续超声分散30min,得到均匀的混合液,之后用2.0mol/L ΝΗ3.Η20溶液调节混合液的pH为7,并在室温下继续搅拌30min,之后将混合液转移至配有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,放入电热恒温鼓风干燥箱中160°C热处理12h ;反应结束后,将反应釜冷却至室温,产物经过抽滤,抽滤后沉淀依次经超纯水和无水乙醇洗涤数次,而后于60°C真空干燥箱中干燥6h,可得到Ag@AgV03/BiV0^离子体复合光催化剂,记为 AgOAgVO 3/BiV04-0.15。
[0066]实施例5:
[0067]Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂的制备方法:
[0068]通过水热合成-离子交换-还原法制备,与实施例1不同之处在于,控制加入的Bi (N03) 3.5H20 为 0.25mmolo 称取 1.0mmol AgV03加入到 50mL 超纯水中,超声分散 30min,然后加入0.25mmol Bi (Ν03) 3.5Η20,再加入0.25g PVP,继续超声分散30min,得到均匀的悬浮液,之后用2.0mol/LNH3.H20溶液调节混合液的pH为7,并在室温下继续搅拌30min ;搅拌结束后,将混合液转移至配有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,放入电热恒温鼓风干燥箱中160°C热处理12h ;反应结束后,将反应釜冷却至室温,产物经抽滤和蒸馏水、无水乙醇洗涤数次后于60°C真空干燥箱中干燥6h,可得到Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂,记为 AgiAgV03/BiV04-0.25。
[0069]实施例6:
[0070]Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂的制备方法:
[0071]通过水热合成-离子交换-还原法制备,与实施例1不同之处在于,控制加入的Bi (N03)3.5H20 为 0.5mmolo 称取 1.0mmol AgV03加入到 50mL 超纯水中,超声分散 30min,然后加入0.5mmol Bi (N03)3.5H20,再加入0.25g PVP,继续超声分散30min,得到均匀的悬浮液,之后用2.0mol/L ΝΗ3.Η20溶液调节混合液的pH为7,并在室温下继续搅拌30min ;搅拌结束后,将混合液转移至配有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,放入电热恒温鼓风干燥箱中160°C热处理12h ;反应结束后,将反应釜冷却至室温,产物经抽滤和蒸馏水、无水乙醇洗涤数次后于60°C真空干燥箱中干燥6h,可得到Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂,记为 Ag@AgV03/BiV04-0.5。
[0072]实施例7:
[0073]Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂的制备方法:
[0074]通过水热合成-离子交换-还原法制备,与实施例1不同之处在于,控制加入的Bi (N03) 3.5H20 为 0.75mmolo 称取 1.0mmol AgV03加入到 50mL 超纯水中,超声分散 30min,然后加入0.75mmol Bi (Ν03) 3.5Η20,再加入0.25g PVP,继续超声分散30min,得到均匀的悬浮液,之后用2.0mol/LNH3.H20溶液调节混合液的pH为7,并在室温下继续搅拌30min ;搅拌结束后,将混合液转移至配有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,放入电热恒温鼓风干燥箱中160°C热处理12h ;反应结束后,将反应釜冷却至室温,产物经抽滤和蒸馏水、无水乙醇洗涤数次后于60°C真空干燥箱
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