一种Ag/AgCl负载的卤氧化物光催化剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种Ag/AgCl负载的卤氧化物光催化剂、制备方法及其应用，该复合光催化剂将Bi

【技术实现步骤摘要】
一种Ag/AgCl负载的卤氧化物光催化剂、制备方法及其应用本专利技术涉及一种Ag/AgCl负载Bi6NbWO14Cl复合光催化材料及其制备方法和应用，特别适用于降解有机污染物，属于无机光催化材料领域。
技术介绍
20世纪90年代以来，环境污染的治理与调控一直是人类社会亟待解决的重大问题之一。在众多环境污染治理技术中，如碳吸附，空气分离等传统技术，只是对有机或无机污染物进行转移、稀释，并没有从根本上将它们分解成无毒物质，而且有极大的可能造成二次污染；而采用氧化或者臭氧处理的方法，不仅成本高昂还存在许多副作用。1993年，Fujishima和Hashimoto提出将TiO2光催化剂应用于环境净化的建议，掀起了环保技术的新革命。光催化剂是指在自身不发生改变的前提下，通过光照来促进化学反应的物质。光催化反应利用光能转化为化学反应所需的能量来产生催化作用，最为人熟知的就是“光合作用”。光催化的机理就是半导体在光的激发下，电子从价带跃迁至导带，在价带上留下光生空穴，导带上形成光生电子；所产生的光生载流子在扩散等作用下到达半导体的表面，与催化剂表面吸附的氧气，水或污染物等作用。因为电子-空穴对的还原和氧化能力，它们可以直接和污染物反应，或者还可以使水分子或氧气激发成羟基及超氧自由基等具有强氧化性能的自由基，降解环境中的有机污染物，将它们分解成无害的小分子、二氧化碳、水等，不会造成二次污染。虽然经过几十年的研究，光催化领域也取得了许多的成就，TiO2作为最具代表性的光催化剂，已经广泛应用于工业和环境污染的治理之中。但是，其远远没达到理想中的状况，它还存在很多局限性：其带宽为3.2eV，只能响应380纳米以下的紫外光，但紫外光在太阳光中只占百分之三到五；其二，TiO2光还原能力比较弱；三，TiO2的晶体结构容忍度小，很难进行掺杂改性等工作。因此，开发新体系的催化剂变得十分必要，其中Ag的负载也是提高光催化性能的重要方法。Ag的负载可以使得电荷分离、抑制光生电子和空穴的复合来提高光催化效率；Ag复合光催化剂在紫外光、可见光或自然光的激发下都具有很好的光催化性能。以此为启发，本专利技术用Ag/AgCl负载Bi6NbWO14Cl，通过沉积光还原的方法制得了Ag/AgCl/Bi6NbWO14Cl复合光催化剂，利用其表面等离子效应以提高光催化性能，目前关于这种复合型光催化剂的制备与应用尚无相关报道。
技术实现思路
本专利技术在于提供一种新型有效的光催化剂Ag/AgCl/Bi6NbWO14Cl的制备方法，用此法制得的该类化合物不仅具有优异的紫外光、可见光响应的光催化性能，且制备方法简单，催化活性好，具有很好的市场应用前景。为实现上述目的，本专利技术提供一种Ag/AgCl负载Bi6NbWO14Cl复合光催化材料的制备方法，主要包括两大步骤：基底材料制备和Ag/AgCl颗粒的修饰。首先，基底材料Bi6NbWO14Cl采用化学溶液法制备，具体如下：所述的Bi6NbWO14Cl基底材料采用柠檬酸络合法制得，包括如下具体步骤：（1）按化学式Bi6NbWO14Cl中各元素的化学计量比，分别称取含铋离子Bi3+，铌离子Nb3+，钨离子W6+和氯离子Cl-的化合物为原料；（2）将含Bi3+的化合物溶于盐酸溶液中，加热搅拌，直至完全溶解，加入络合剂，得到A溶液；将含Nb3+的化合物，溶于去离子水、无水乙醇或有机酸中，加热搅拌，直至完全溶解，加入络合剂，得到B溶液；将含W6+的化合物，溶于去离子水或稀硝酸中，加热搅拌，直至完全溶解，得到C溶液；然后将A、B、C溶液混合，并搅拌均匀；（3）将步骤（2）得到的混合溶液放置在烘箱中，温度为60-100℃，时间为12小时，陈化并烘干；自然冷却后，取出前驱体，在空气气氛中进行煅烧，煅烧温度为800-1000℃，煅烧时间为3-8小时，自然冷却后，研磨均匀，即得到所需基底材料Bi6NbWO14Cl。其中，以上所述的Bi6NbWO14Cl基底材料所用的化合物原料为：含Bi3+的化合物为硝酸铋、氯化铋、氯氧化铋中的一种；所述的含Nb3+的化合物为草酸铌铵、氢氧化铌、氯化铌中的一种；所述的含W6+的化合物为钨酸铵；所述络合剂为柠檬酸。优选的，步骤（3）的煅烧温度为850-950℃，煅烧时间为4-6小时。进一步，所述的Bi6NbWO14Cl基底材料采用共沉淀法制得，包括如下具体步骤：（1）按化学式Bi6NbWO14Cl中各元素的化学计量比，分别称取含铋离子Bi3+，铌离子Nb3+，钨离子W6+和氯离子Cl-的化合物为原料；（2）将含Bi3+的化合物溶于硝酸溶液中，搅拌，直至完全溶解，得到A溶液；将含Nb3+的化合物，溶于去离子水或有机酸中，加热搅拌，直至完全溶解，得到B溶液；将含W6+的化合物，溶于去离子水或稀硝酸中，加热搅拌，直至完全溶解，得到C溶液；然后将A、B、C溶液混合，用氨水调节PH,会出现白色沉淀物，将白色沉淀物离心洗涤多次，然后放入一定量的氯化铵溶液中继续搅拌并将混合液置于水浴锅中80℃水浴加热，直至得到固体前驱体；（3）将步骤（2）得到的前驱体放置在烘箱中，温度为60-100℃，时间为12小时，烘干；待冷却至室温后，取出前驱体，在空气气氛中进行煅烧，煅烧温度为800-1000℃，煅烧时间为3-10小时，自然冷却后，研磨均匀，即得到所需基底材料Bi6NbWO14Cl。根据以上所述的制备方法，其所用的原料为：含Bi3+的化合物为硝酸铋、铋酸钠中的一种；所述的含Nb3+的化合物为草酸铌铵；所述的含W6+的化合物为钨酸铵，钨酸钠中的一种。优选的，上述方法中，步骤（3）的煅烧温度为900-950℃，煅烧时间为3-6小时。其次，利用沉渍—光还原的方法进一步对基底材料进行Ag、AgCl修饰。Ag/AgCl负载包括如下具体步骤：（Ⅰ）将准备好的基底材料Bi6NbWO14Cl融入去离子水中，超声处理10分钟；然后与AgNO3溶液混合，超声处理10分钟，搅拌10分钟；接着将HCl溶液缓慢加入上述混合液中，超声处理10分钟，搅拌20分钟，即生成AgCl/Bi6NbWO14Cl；（Ⅱ）用紫外灯辐照AgCl/Bi6NbWO14Cl混合液30分钟，部分AgCl还原为Ag0；（Ⅲ）将还原后的混合物水洗、过滤三次，80℃下烘干，即得到Ag/AgCl负载的Bi6NbWO14Cl复合光催化材料。与现有技术方案相比，本专利技术技术方案制备的Ag/AgCl负载Bi6NbWO14Cl复合光催化材料的优点在于：（1）Bi6NbWO14Cl基底材料是采用化学溶液法，在低温下制备而成，相比于传统的固相烧结法，不会有烧结温度过高，粉体烧结活性差等缺点；与水热法相比，又具有操作简单，安全，时间短等优点；（2）用本专利技术的方法制造的Bi6NbWO14Cl基底材料物相纯度较高，颗粒细小分散均匀；（3）将Ag/AgCl沉积在基底材料上，利用表面等离子效应，使复合后的催化材料的光谱响应变得更宽，对污染物亚甲基蓝的光催化活性进一步提高；（4）Ag/AgCl负载的Bi6NbWO14Cl具有良好的稳定性，而且环境友好，便于工业化生产。附图说明图1为本专利技术实施例1所制得样品的X射线粉末衍射图谱；图2为本专利技术实施例1所制得样品的SEM（扫描电子显微镜）图谱；图3为本专利技术实施例1所制得样品的紫外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ag/AgCl负载的卤氧化物光催化剂，其特征在于，基底材料的化学式为Bi

【技术特征摘要】
1.一种Ag/AgCl负载的卤氧化物光催化剂，其特征在于，基底材料的化学式为Bi6NbWO14Cl，其表面负载有Ag和AgCl颗粒。2.一种如权利要求1所述的一种Ag/AgCl负载的卤氧化物光催化剂的制备方法，其特征在于，Ag/AgCl负载包括如下步骤：（1）将准备好的基底材料Bi6NbWO14Cl分散于去离子水中，超声处理10分钟；然后与AgNO3溶液混合，超声处理10分钟，搅拌10分钟；接着将HCl溶液缓慢加入上述混合液中，超声处理10分钟，搅拌20分钟，即生成AgCl/Bi6NbWO14Cl复合材料；（2）用紫外灯辐照AgCl/Bi6NbWO14Cl混合液30分钟，部分AgCl还原为Ag0；（3）将还原后的混合物水洗、过滤三次，80℃下烘干，即得到Ag/AgCl负载的Bi6NbWO14Cl复合光催化材料。3.一种如权利要求1或2所述的一种Ag/AgCl负载的卤氧化物光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的Bi6NbWO14Cl基底材料采用柠檬酸络合法制得，包括如下步骤：（1）按化学式Bi6NbWO14Cl中各元素的化学计量比，分别称取含铋离子Bi3+，铌离子Nb3+，钨离子W6+和氯离子Cl-的化合物为原料；（2）将含Bi3+的化合物溶于盐酸溶液中，加热搅拌，直至完全溶解，加入络合剂，得到A溶液；将含Nb3+的化合物，溶于去离子水、无水乙醇或有机酸中，加热搅拌，直至完全溶解，加入络合剂，得到B溶液；将含W6+的化合物，溶于去离子水或稀硝酸中，加热搅拌，直至完全溶解，得到C溶液；然后将A、B、C溶液混合，并搅拌均匀；（3）将步骤（2）得到的混合溶液放置在烘箱中，温度为60-100℃，时间为12小时，陈化并烘干；自然冷却后，取出前驱体，在空气气氛中进行煅烧，煅烧温度为800-1000℃，煅烧时间为5-10小时，自然冷却后，研磨均匀，即得到所需基底材料Bi6NbWO14Cl。4.根据权利要求3所述的一种Ag/AgCl负载的卤氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：金浴雅，马忠，苏晓磊，谢洪德，
申请(专利权)人：苏州德捷膜材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32