一种大孔硅酸银光催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种大孔硅酸银光催化剂及其制备方法与应用，属于光催化材料制备技术领域。本发明专利技术采用正硅酸乙酯、柠檬酸、无水乙醇和蒸馏水制备硅酸溶胶；聚苯乙烯球为造孔剂，硅酸溶胶结合硝酸银，通过热处理，制备得到大孔Ag10Si4O13光催化剂。实施例的数据表明：本发明专利技术提供的大孔Ag10Si4O13光催化剂的孔径范围为200～400nm；在光催化剂用量为1g/L、光照30min情况下，对浓度为20mg/L亚甲基蓝溶液中亚甲基蓝的去除率为98.98％；由于本发明专利技术的大孔Ag10Si4O13光催化剂具有优异的孔径，使其能够广泛应用于光催化降解污染物。

A macroporous silver silicate photocatalyst and its preparation method and Application

The invention provides a macroporous silver silicate photocatalyst and a preparation method and application thereof, belonging to the technical field of photocatalytic material preparation. The present invention uses tetraethyl orthosilicate, citric acid, anhydrous ethanol and distilled water to prepare silicic acid sol, polystyrene ball as pore-forming agent, silicic acid sol combined with silver nitrate, and obtained porous Ag10Si4O13 photocatalyst by heat treatment. The data of the embodiments show that the pore size of the macroporous Ag10Si4O13 photocatalyst provided by the invention ranges from 200 to 400 nm; the removal rate of methylene blue in the solution of 20 mg/L methylene blue is 98.98% when the photocatalyst dosage is 1 g/L and the illumination time is 30 minutes; and the macroporous Ag10Si4O13 photocatalyst of the invention has excellent pore size, which enables it to be widely used in photocatalytic degradation. Contaminants.

【技术实现步骤摘要】
一种大孔硅酸银光催化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及光催化材料制备
，尤其涉及一种大孔硅酸银光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
随着经济的快速发展，环境问题也越来越被重视。经济的发展伴随而来的就是环境的破坏，大气污染，水污染等。生态问题已经成为人类社会面临的最严峻的危机。光催化技术因其简单操作、无二次反应、效率高被广泛应用于环境修复方面。银基光催化材料因独特电子层结构，具有较窄带隙，从而光利用高，可以延伸至可见光去。Ag10Si4O13因其带隙窄，并且内部存在内建电场从而光催化性能很高，还一种很有前景的可见光驱动光催化剂。其内建电场是因为内部极性分子的定向排布而生成。但是Ag10Si4O13材料比表面积较小，反应位点少，催化性能有待提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种大孔硅酸银光催化剂及其制备方法与应用。本专利技术提供的大孔Ag10Si4O13光催化剂具有较高的比表面积、孔隙率，进而具有较多的催化活性位点，能够广泛应用于光催化降解污染物。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种大孔Ag10Si4O13光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合，得到混合溶液；(2)在所述步骤(1)得到的混合溶液中滴加水，搅拌后经陈化，得到硅酸溶胶；(3)将硝酸银与聚苯乙烯微球乳液混合后，滴加到所述步骤(2)得到的硅酸溶胶中，进行络合反应，静置后烘干，得到前驱体；(4)将所述步骤(3)得到的前驱体进行热处理，得到所述大孔Ag10Si4O13光催化剂。优选地，所述柠檬酸与正硅酸乙酯的摩尔比为0.1～3：1。优选地，所述柠檬酸与无水乙醇的摩尔比为0.1～3：20。优选地，所述陈化的时间为5～15天。优选地，所述正硅酸乙酯与硝酸银的摩尔比为1：2.5。优选地，所述聚苯乙烯微球的用量为Ag10Si4O13理论质量的(0,10)％。优选地，所述聚苯乙烯球乳液采用无皂乳液聚合法制备。优选地，所述热处理的温度为350～450℃，时间为4～6h。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的大孔Ag10Si4O13光催化剂，所述大孔Ag10Si4O13光催化剂的孔径范围为200～400nm。本专利技术还提供了上述技术方案所述大孔Ag10Si4O13光催化剂在光催化降解污染物中的应用。本专利技术提供了一种大孔Ag10Si4O13光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合，得到混合溶液；(2)在所述步骤(1)得到的混合溶液中滴加水，搅拌后经陈化，得到硅酸溶胶；(3)将硝酸银与聚苯乙烯微球乳液混合后，滴加到所述步骤(2)得到的硅酸溶胶中，进行络合反应，静置后烘干得到前驱体；(4)将所述步骤(3)得到的前驱体进行热处理，得到所述大孔Ag10Si4O13光催化剂。本专利技术以正硅酸乙酯代替硅酸钠为硅源，避免了钠离子的引入，并且在制备硅酸溶胶中，采用柠檬酸作为催化剂，避免使用无机酸引入杂质离子，提高了样品纯度。同时，柠檬酸作为络合剂，正硅酸乙酯与柠檬酸发生单齿配位，热处理过程中硅酸乙酯之间产生位阻效应，有效抑制团聚。另外，柠檬酸的加入，可以防止直接生成沉淀，在液态下，Ag+与Si4+有效地络合在柠檬酸上，热处理时形成晶粒尺寸更小的Ag10Si4O13光催化剂，提高了光催化剂的比表面积。聚苯乙烯微球作为造孔剂，提高了光催化剂的比表面积和孔隙率，增加了催化活性位点。实施例的数据表明，本专利技术提供的大孔Ag10Si4O13光催化剂的孔径范围为200～400nm；在光催化剂用量为1g/L、光照30min情况下，对浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液中亚甲基蓝的去除率为98.98％。进一步地，本专利技术通过调节柠檬酸的添加量来控制Ag+与Si4+的络合，从而达到细化晶粒的效果；硝酸银与硅酸乙酯按理论化学计量比配料控制产物Ag10Si4O13的组成准确、纯度高。附图说明图1为实施例1所得大孔Ag10Si4O13光催化剂的X射线衍射图谱；图2为实施例1所得大孔Ag10Si4O13光催化剂的SEM图谱；图3为实施例1所得大孔Ag10Si4O13光催化剂和对比例1所得Ag10Si4O13光催化剂的暗吸附曲线；图4为实施例1所得大孔Ag10Si4O13光催化剂和对比例1所得Ag10Si4O13光催化剂的光催化降解曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种大孔Ag10Si4O13光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合，得到混合溶液；(2)在所述步骤(1)得到的混合溶液中滴加水，搅拌后经陈化，得到硅酸溶胶；(3)将硝酸银与聚苯乙烯微球乳液混合后，滴加到所述步骤(2)得到的硅酸溶胶中，进行络合反应，静置后烘干，得到前驱体；(4)将所述步骤(3)得到的前驱体进行热处理，得到所述大孔Ag10Si4O13光催化剂。本专利技术将柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合，得到混合溶液。在本专利技术中，所述柠檬酸与正硅酸乙酯的摩尔比优选为0.1～3：1，进一步优选为0.5～2.5：1，更优选为1.0～2.0：1。在本专利技术中，所述柠檬酸与无水乙醇的摩尔比优选为0.1～3：20，进一步优选为0.5～2.5：20，更优选为1.0～2.0：20。在本专利技术中，所述柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合的顺序优选为将柠檬酸与无水乙醇混合得到溶液，将正硅酸乙酯加入到上述溶液中，得到混合溶液。本专利技术对所述混合的方式和参数没有特殊的限定，只要能够使柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合均匀即可。得到混合溶液后，本专利技术在所述混合溶液中滴加水，搅拌后经陈化，得到硅酸溶胶。在本专利技术中，所述正硅酸乙酯与水的摩尔比优选为1：4～6，进一步优选为1：5；所述水优选为蒸馏水。在本专利技术中，所述水的滴加速度优选为0.04mL/s。在本专利技术中，所述滴加过程优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为300r/min。在本专利技术中，所述搅拌的转速优选为300r/min；所述搅拌的时间优选为1h；所述搅拌的时间从水滴加完后开始计时。在本专利技术中，所述陈化的时间优选为5～15天。在本专利技术中，所述陈化优选在封口的条件下进行。本专利技术将水滴加到混合溶液中，能够使正硅酸乙酯缓慢水解；正硅酸乙酯水解时，如果水的滴加速度太快或者水量太多，则会有絮状沉淀产生；所以将水的滴加速度控制为0.04mL/s，即逐滴加入，才能得到稳定透明的硅酸溶胶。同时，柠檬酸为正硅酸乙酯水解催化剂，促进正硅酸乙酯的水解；另外，陈化能够进一步促进正硅酸乙酯的水解，使正硅酸乙酯水解完成。本专利技术将硝酸银与聚苯乙烯微球乳液混合后，滴加到所述硅酸溶胶中，进行络合反应，静置后烘干，得到前驱体。在本专利技术中，所述正硅酸乙酯与硝酸银的摩尔比优选为1：2.5。在本专利技术中，所述硝酸银优选以硝酸银溶液的形式加入；所述硝酸银溶液的浓度优选为0.4g/mL。在本专利技术中，所述聚苯乙烯微球乳液中聚苯乙烯微球的用量优选为Ag10Si4O13理论质量的(0,10)％，进一步优选为1～9％，更优选为2～8％。在本专利技术中，所述聚苯乙烯微球乳液中聚苯乙烯微球的粒径优选为200nm。在本专利技术中，所述聚苯乙烯微球乳液优选采用无皂乳液聚合法制备得到。本专利技术对聚苯乙烯微球乳液的固含量、用量没有特殊的限定，只要能够使聚苯乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大孔Ag10Si4O13光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合，得到混合溶液；(2)在所述步骤(1)得到的混合溶液中滴加水，搅拌后经陈化，得到硅酸溶胶；(3)将硝酸银与聚苯乙烯微球乳液混合后，滴加到所述步骤(2)得到的硅酸溶胶中，进行络合反应，静置后烘干，得到前驱体；(4)将所述步骤(3)得到的前驱体进行热处理，得到所述大孔Ag10Si4O13光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种大孔Ag10Si4O13光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合，得到混合溶液；(2)在所述步骤(1)得到的混合溶液中滴加水，搅拌后经陈化，得到硅酸溶胶；(3)将硝酸银与聚苯乙烯微球乳液混合后，滴加到所述步骤(2)得到的硅酸溶胶中，进行络合反应，静置后烘干，得到前驱体；(4)将所述步骤(3)得到的前驱体进行热处理，得到所述大孔Ag10Si4O13光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸与正硅酸乙酯的摩尔比为0.1～3：1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸与无水乙醇的摩尔比为0.1～3：20。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陈化的时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翠霞，康伟超，史晓，李文生，瞿学炜，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62