中干燥6h，可得到Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂，记为 Ag@AgV03/BiV04-0.75。
[0075]应用例1:
[0076]上述所得Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂应用于染料污染物罗丹明B的可见光催化降解:
[0077]以500W氙灯作为光源，辅以滤光片滤掉紫外光，使其波长范围为420?760nm。将50mL 10 5mol/L的罗丹明B溶液加入到50mL反应器中，加入50mg本发明制备的Ag@AgV03/8^04等离子体复合光催化剂，暗态吸附达到平衡后进行光催化反应，反应过程中间隔一定时间取样，离心分离后取上层清液在紫外-可见分光光度计测定552nm波长下罗丹明B溶液的吸光度，得到罗丹明B溶液的残余浓度，以此计算降解率，空白实验和暗态实验作为对照实验(参见图4A)。
[0078]由图4(A)可见，空白实验中罗丹明B几乎没有降解，对实验的影响可以忽略。另夕卜，暗态实验表明Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂因具有较大的比表面积而具有一定的吸附性能，但是对光催化反应的影响可以忽略。在可见光照下，Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂显示出良好的光催化活性，光催化性能明显优于AgV03、BiVOjP AgVO 3/BiV04，在30min反应时间内对罗丹明B的降解率可达到100%。因此，将具有良好可见光吸收性能和光催化活性的AgVO 3复合形成异质结结构可使光生电子-空穴在复合材料表面有效分离，同时纳米Ag的表面等离子体共振效应提高了复合材料的可见光吸收性能，增强了复合材料的可见光催化性能。
[0079]应用例2:
[0080]上述所得Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂应用于水体中，对有害微生物大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的可见光杀灭:
[0081]以500W氙灯作为光源，辅以滤光片滤掉紫外光，使其波长范围为420?760nm。以大肠杆菌(6.0X 10scfu/mL)和金黄色葡萄球菌(6.0X 10scfu/mL)评价Ag@AgV03/BiV04等离子体复合光催化剂的可见光催化杀菌性能:
[0082]首先准备细菌悬液，将大肠杆菌储存液接种到灭菌LB液体培养基中，然后将其置于37°C、150rpm的空气恒温摇床中，过夜培养。培养得到的细菌悬液离心后悬浮于0.01mol/L PBS (pH = 7.4)的缓冲液中，得到浓度为6.0 X 108cfu/mL的大肠杆菌悬液。金黄色葡萄球菌悬液的准备过程同上，得到浓度为6.0X 10scfu/mL的金黄色葡萄球菌悬液。
[0083]光催化反应中取49.5mL灭菌0.01mol/L PBS (pH = 7.4)的缓冲液加入到50mL反应器中，然后分别在2个反应器中加入500 μ L大肠杆菌和金黄色葡萄球菌悬液，使反应液中细菌浓度为6.0 X 106cfu/mL,各加入50mg本发明制备的光催化剂。暗态吸附达到平衡后进行光催化反应，反应过程中间隔一定时间取样，通过平板计数法确定细菌的存活率和杀菌率。具体步骤为:取1.0mL反应液，用0.01mol/L PBS (pH = 7.4)缓冲液按照系列稀释法依次稀释几个梯度，然后从不同稀释倍数的溶液中取100 μ L至已经准备好的LB固体培养基上，将菌液均匀地涂抹在LB培养基上。将LB培养基倒置，放入电热恒温培养箱中37°C培养24h，通过计数培养基上长出的菌落个数，以及相应的稀释倍数得出细菌浓度，以确定细菌的存活率和杀菌率。实验中每组实验均需平行测定3次，取平均值作为最后结果，空白实验和暗态实验作为对照实验(参见图4B)。
[0084]由图4(B)可见，在空白实验中两种细菌的数目几乎没有变化，表明可见光照的影响可以忽略；而在黑暗条件下，两种细菌的数目有一定减少，这是因为48_8￥03/13;[￥04等尚子体复合光催化剂中含有Ag元素，在水溶液中会有部分Ag+释放出来，Ag +也具有一定的杀菌性能，可以与细菌发生作用，导致细菌凋亡。而在可见光照下48_8￥03作”04等离子体复合光催化剂显示出良好的光催化活性，光催化杀菌性能明显优于AgV03、BiVOjP AgVO 3/BiV04，经过15min光照后对两种细菌的光催化杀菌率均可达到99.99%。因此，AgiAgV03/8^04等离子体复合光催化剂具有极佳的光催化杀菌性能，可归因于BiVO 4与AgVO 3的复合形成异质结结构，加速了光生电子-空穴的分离，提高了复合材料的光催化活性。另外在复合材料表面负载了大量纳米Ag，纳米Ag的表面等离子体效应进一步增强了复合材料的可见光吸收性能。加上48_8￥03作^04等离子体复合光催化剂具有较大的比表面积，共同导致其可见光催化性能提高，具有良好的可见光催化杀菌性能和广谱杀菌性能，在光催化杀菌方面具有很好的应用前景。
【主权项】
1.一种等离子体复合光催化剂，其特征在于:由BiV04m米片在AgVO；^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BiVOjfi米片和AgV03纳米带表面原位生长；其中BiVO 4与AgV03的摩尔比为1:99?99:1。2.根据权利要求1所述的等离子体复合光催化剂，其特征在于:所述纳米Ag粒径为5 ?30nmo3.根据权利要求1所述的等离子体复合光催化剂，其特征在于:所述BiVO4与AgVO 3的摩尔比为1:49?49:1。4.一种权利要求1所述的等离子体复合光催化剂的制备方法，其特征在于: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BiVO 4在AgVO 3纳米带表面原位生长，形成异质结结构，而后加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为还原剂使纳米Ag还原到BiV04纳米片和AgV03纳米带表面，得到等离子体复合光催化剂。5.根据权利要求4所述的等离子体复合光催化剂的制备方法，其特征在于: (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AgN03溶解液逐滴加入到上述NH 4V03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； ⑵Ag@AgV03/BiV0^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。6.根据权利要求5所述的等离子体复合光催化剂的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)和步骤(2)中调节混合液采用浓度为0.1?5.0mol/L的ΝΗ3.H20或NaOH。7.根据权利要求5所述的等离子体复合光催化剂的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中PVP加入量与AgV03的物质的量的关系为0.1?1.0gPVP/lmmol AgVO 3;加入的Bi (N03) 3.5H20与AgV03的物质的量之比为0.02?0.98:1。8.根据权利要求5所述的等离子体复合光催化剂的制备方法，其特征在于: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?12h。9.一种权利要求1所述的等离子体复合光催化剂的应用，其特征在于:所述Ag@AgV03/8^04等离子体复合光催化剂作为杀菌剂的应用。10.一种权利要求1所述的等离子体复合光催化剂的应用，其特征在于:所述Ago八8￥03/8^04等离子体复合光催化剂在降解染料中的应用。11.一种权利要求1所述的等离子体复合光催化剂的应用，其特征在于:所述Ag@八8￥03/8^04等离子体复合光催化剂在水体净化中的应用。
【专利摘要】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。等离子体复合光催化剂由BiVO4纳米片在AgVO3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BiVO4纳米片和AgVO3纳米带表面原位生长；其中BiVO4与AgVO3的摩尔比为1:99～99:1。本发明的制备方法工艺简单、易于控制、绿色环保，构建了具有可见光响应和等离子体共振效应的AgAgVO3/BiVO4异质结结构，加速了光生载流子的分离，减小了光生电子-空穴对的复合几率，在可见光下具有高效的光催化活性和稳定性，对水体中的有害微生物和染料污染物具有高效的杀灭和降解效果，在水体净化等领域具有很好的实用价值和潜在的应用前景。
【IPC分类】C02F101/38, C02F1/30, B01J23/68, C02F1/50, B01J35/02
【公开号】CN105268438
【申请号】CN201510790845
【发明人】鞠鹏, 张盾
【申请人】中国科学院海洋研究所
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月17日