一种可见光催化剂的制备方法技术

一种可见光催化剂的制备方法，属于催化剂的制备方法。可见光催化剂为磷酸钴Co3(PO4)2纳米片与磷酸银Ag3PO4纳米颗粒的复合结构，是通过化学偏聚法制备而成的，即预先配置硝酸银AgNO3和硝酸钴Co(NO3)3的混合溶液，再向其中逐滴加入磷酸氢二铵(NH4)2HPO4溶液直至大量沉淀产生；在可见光降解甲基橙的过程中，相比较同等质量的纯磷酸银Ag3PO4，该复合结构不论稳定性还是光氧化活性均得到显箸增强。其优势不仅在于可用于处理、降解甲基橙等染料废水，还可用来光解水以制取氢气或氧气，在捕获太阳光的同时，有效地促进光生载流子转移。优点：有效表面积大；合成简单，界面晶格匹配性好，有利于提高其催化活性；通过控制两种组分间的比例可使光催化活性进一步得以优化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于催化剂的制备方法。可见光催化剂为磷酸钴Co3(PO4)2纳米片与磷酸银Ag3PO4纳米颗粒的复合结构，是通过化学偏聚法制备而成的，即预先配置硝酸银AgNO3和硝酸钴Co(NO3)3的混合溶液，再向其中逐滴加入磷酸氢二铵(NH4)2HPO4溶液直至大量沉淀产生；在可见光降解甲基橙的过程中，相比较同等质量的纯磷酸银Ag3PO4，该复合结构不论稳定性还是光氧化活性均得到显箸增强。其优势不仅在于可用于处理、降解甲基橙等染料废水，还可用来光解水以制取氢气或氧气，在捕获太阳光的同时，有效地促进光生载流子转移。优点：有效表面积大；合成简单，界面晶格匹配性好，有利于提高其催化活性；通过控制两种组分间的比例可使光催化活性进一步得以优化。【专利说明】
本专利技术涉及一种催化剂的制备方法，具体的是。
技术介绍
太阳能是一种清洁、丰富、永不枯竭的资源，应用前景十分广阔。其中一个重要的用途就是太阳光催化。它包括光解水和光降解两种类型，即利用半导体捕获太阳光使水分解，或使污染物降解。最常见的光催化剂为TiO2,它具有化学性质稳定、成本低廉、表面积大等优点，然而过宽的带隙使其仅能利用太阳光中极少的一部分紫外光。Ag3PO4由于其室温下2.37eV的带隙宽度和高达90 %的量子产率，被认为是一种理想的可见光催化剂材料。目前，Ag3PO4晶体的制备已经取得了重大进展，然而单相结构无论循环稳定性还是降解甲基橙的能力均较差。近年来，相当多的研究致力于获得一种基于Ag3PO4的复合光催化剂，如Ag3P04/CNT、Ag3P04/AgBr、Ag3P04/Sn02等。然而，目前还没有关于磷酸银Ag3PO4与磷酸钴Co3(PO4)2的复合光催化剂的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供，以提高传统光催化的活性和稳定性。本专利技术的目的是这样实现的，该催化剂的制备方法所使用的材料为磷酸钴基复合半导体光催化剂，由磷酸钴Co3(PO4)2纳米片和磷酸银Ag3PO4纳米颗粒组成,磷酸银Ag3PO4纳米颗粒均匀负载在磷酸钴Co3(PO4)2纳米片上；所述的磷酸钴Co3(PO4)2纳米片的厚度为100?200nm，磷酸银Ag3PO4纳米颗粒的粒径为200?500nm ；制备方法采用化学偏聚法，包括以下步骤:a)硝酸银、硝酸钴混合水溶液的配制:称量0.051?0.17g硝酸银粉末和0.081?0.29g硝酸钴粉末溶于IOOg去离子水中，得到两者的混合水溶液，硝酸银和硝酸钴的浓度分别为 0.051 ?0.17%和 0.081 ?0.29% ；b)磷酸氢二氨水溶液的配制:磷酸氢二氨水溶液的配制:称量0.087?0.194g磷酸氢二氨粉末溶于50g去离子水中，得到浓度为0.194?0.388%的磷酸氢二氨水溶液；c)可见光催化剂的制备:将浓度为0.194?0.388%的磷酸氢二氨水溶液逐滴滴加到硝酸银与硝酸钴混合水溶液中，硝酸银与硝酸钴浓度分别为0.051?0.17%和0.081?0.29%;在O?80°C冰浴或水浴中磁力搅拌2?10h，将沉淀物离心分离后用去离子水、无水乙醇反复清洗多次，经真空干燥，即得到磷酸银/磷酸钴纳米复合可见光光催化剂。有益效果:由于采用了上述方案，可见光催化剂为磷酸钴Co3(PO4)2纳米片与磷酸银Ag3PO4纳米颗粒的复合结构，是通过化学偏聚法制备而成的，即预先配置硝酸银AgNO3和硝酸钴Co (NO3) 3的混合溶液，再向其中逐滴加入磷酸氢二铵(NH4) 2ΗΡ04溶液直至大量沉淀产生；在可见光降解甲基橙的过程中，相比较等量的纯磷酸银Ag3PO4，该复合结构不论稳定性还是光氧化活性均得到显箸增强。磷酸银Ag3PO4与磷酸钴Co3(PO4)2复合光催化剂的使用可促进了光生载流子的分离，增强了其活性和稳定性。另一方面，磷酸钴为纳米薄片状结构，它不仅能够提供较大的表面积用以负载磷酸银Ag3PO4,而且还能为电子的传输提供快速的通道。因此，将磷酸钴作为基体来合成磷酸银Ag3PO4的复合结构，大大提高了其光催化活性和稳定性。磷酸钴/磷酸银Co3 (PO4) 2/Ag3P04光催化剂及其制备方法，其优势不仅在于可用于处理、降解甲基橙等染料废水，还可用来光解水以制取氢气或氧气，在捕获太阳光的同时，有效地促进光生载流子转移。该可见光催化剂的优点是:I)磷酸钴Co3(PO4)2纳米片作为基体，提供的有效表面积大；2)磷酸钴Co3(PO4)2和磷酸银Ag3PO4同属于磷酸盐晶体，不仅合成简单，而且界面晶格匹配性好，有利于提高其催化活性；3)通过对磷酸钴Co3(PO4)2纳米片尺寸的调节，可以使复合半导体的光催化活性进一步得以优化。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术Ag3P04/Co3(PO4)2可见光催化剂的结构示意图，其中的Ag3PO4为颗粒，Co3(PO4)2为纳米片。图2为本专利技术Ag3P04/Co3 (PO4)2可见光催化剂的制备过程。图3为本专利技术Ag3P04/Co3 (PO4)2可见光催化剂的扫描电镜图片。图4为本专利技术Ag3P04/Co3 (PO4)2可见光催化剂的XRD图片。图5为本专利技术Ag3P04/Co3(PO4)2光催化剂的光降解特性曲线(针对甲基橙溶液)，它在50min内能够将甲基橙基本降解完全。图6为本专利技术Ag3P04/Co3(PO4)2光催化剂的光降解循环特性曲线(针对甲基橙溶液)，经过四次循环后仍然具有较好的光降解活性。【具体实施方式】实施例1:本专利技术的可见光催化剂的制备方法，所使用的材料为磷酸钴基复合半导体光催化剂，由磷酸钴Co3 (PO4) 2纳米片和磷酸银Ag3PO4纳米颗粒组成,磷酸银Ag3PO4纳米颗粒均匀负载在磷酸钴Co3(PO4)2纳米片上；所述的磷酸钴Co3(PO4)2纳米片的厚度为100?200nm，磷酸银Ag3PO4纳米颗粒的粒径为200?500nm ；制备方法采用化学偏聚法，包括以下步骤:a)配制硝酸银、硝酸钴混合水溶液:称量0.1105g硝酸银粉末和0.1855g硝酸钴粉末溶于IOOg去离子水中，得到两者的混合水溶液；硝酸银和硝酸钴的质量百分比浓度分别为 0.1105%和 0.1855% ；b)配制磷酸氢二氨水溶液:称量0.1405g磷酸氢二氨粉末溶于50g去离子水中，得到浓度为0.291%的磷酸氢二氨水溶液；c)可见光催化剂的制备:将质量百分比浓度为0.194?0.388%的磷酸氢二氨水溶液逐滴滴加到质量百分比浓度分别为0.051?0.17%和0.081?0.29%的硝酸银与硝酸钴混合水溶液中，在O?80°C冰浴或水浴中磁力搅拌6h，将沉淀物离心分离后用去离子水、无水乙醇反复清洗多次，经真空干燥，即得到磷酸钴/磷酸银Ag3P04/Co3 (PO4) 2复合可见光催化剂。实施例2:可见光催化剂的制备方法:a)硝酸银、硝酸钴混合水溶液的配制:称量0.051g硝酸银粉末和0.0Slg硝酸钴粉末溶于IOOg去离子水中，得到混合水溶液，其中硝酸银的质量百分比浓度为0.05%，硝酸钴的质量百分比浓度为0.08% ;b)磷酸氢二氨水溶液的配制:称量0.087g磷酸氢二氨粉末溶于50g去离子水中，得到浓度为0.194%的磷酸氢二氨水溶液；c)可见光催化剂的制备:将上述质量百分比浓度为0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可见光催化剂的制备方法，其特征是：采用由磷酸钴Co3(PO4)2纳米片和磷酸银Ag3PO4纳米颗粒组成的磷酸钴基复合半导体光催化剂，磷酸银Ag3PO4纳米颗粒均匀负载在磷酸钴Co3(PO4)2纳米片上；所述的磷酸钴Co3(PO4)2纳米片的厚度为100～200nm，磷酸银Ag3PO4纳米颗粒的粒径为200～500nm；制备方法采用化学偏聚法，包括以下步骤：a)配制硝酸银、硝酸钴混合水溶液：称量0.051～0.17g硝酸银粉末和0.081～0.29g硝酸钴粉末溶于100g去离子水中，得到两者的混合水溶液；硝酸银和硝酸钴的浓度分别为0.051～0.17％和0.081～0.29％；b)配制磷酸氢二氨水溶液：称量0.087～0.194g磷酸氢二氨粉末溶于50g去离子水中，得到浓度为0.194～0.388％的磷酸氢二氨水溶液；c)可见光催化剂的制备：将浓度为0.194～0.388％的磷酸氢二氨水溶液逐滴滴加到浓度分别为0.051～0.17％和0.081～0.29％的硝酸银与硝酸钴混合水溶液中，在0～80℃冰浴或水浴中磁力搅拌2～10h，将沉淀物离心分离后用去离子水、无水乙醇反复清洗多次，经真空干燥，即得到磷酸钴/磷酸银Ag3PO4/Co3(PO4)2复合可见光催化剂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾修全，张双，强颖怀，朱磊，赵宇龙，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32