一种硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备方法，包括步骤：钒酸银的制备和硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备。本发明专利技术的有益效果是：采用简便的原位离子交换法，制备过程中条件容易控制，所制备的硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂为绿色环保高性能催化剂，无污染，催化效率高，具有一定的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料制备及应用
，涉及一种新型硫酸银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备方法。
技术介绍
近年来随着工业的快速发展，环境污染与能源短缺问题越发严重，人类的生存和发展受到了严重的威胁。因此，寻找和利用可再生能源并治理环境污染问题迫在眉睫。为了解决这些难题，国内外研究者做了大量研究也取得了众多标志性成果。其中光催化技术因其具有成本低廉，反应条件温和以及其在污水处理和水解制氢领域具有较为明显的优势，受到科学家的广泛关注。二氧化钛(TiO2)是最早发现也是研究较多的光催化剂，但因其禁带宽度较大，仅对紫外光区的光有响应，且据研究报道，太阳光在波长500nm附近的可见光强度最大，且波长为400nm～750nm的可见光区的能量大约占太阳光总体的43％，这些原因直接导致了二氧化钛光催化效率较低。半导体光催化剂因禁带宽度不同，存在吸收光谱范围较窄问题。因而，开发新型且具有可见光响应的光催化剂十分必要的。硫化物纳米材料具有特殊的结构和优异的性质，在环保、能源、国防等方面有潜在的应用价值。研究表明，硫化物半导体禁带宽度较窄，对可见光有良好的吸收效果，因此，金属硫化物是一种良好的光催化剂。金属硫化物中的Ag2S是一种窄带隙半导体(Eg＝0.92eV)，拥有较好的光电和热电性质，已经被广泛的用于光敏器件、电学器件、太阳能电池等多方面。Ag2S能够吸收较多的可见光能，这也使得其在光催化应用上应用颇多。但在硫化银制备方法中大多采用
沉淀法，采用该方法制备的硫化银易出现团聚现象，进而导致Ag2S光催化活性降低。因此，提高Ag2S银的分散性是解决Ag2S光催化效率低问题最关键的一步。钒酸银(Ag3VO4)是一种新型的功能材料其禁带宽度较窄(Eg＝2.16)，对可见光吸收较好，在光催化领域具有独特优势。但单纯的钒酸银仍然具有光催效率低的缺点。研究表明，通过少量的掺杂带隙较小的光催化剂，改变能带结构，从而缩小带隙，提高催化剂可见光的响应，同时掺杂也可以使金属离子成为电子或空穴的捕获阱，促进电子空穴对的分离，进而提高光催化效率。而且，若选用可以被可见光激发的能带间隙窄的半导体来进行复合，可以增加半导体材料的光谱响应范围，提高太阳能的利用率。因此，制备一种新型硫化银掺杂钒酸银的复合的光催化剂并寻找一种能够既能提高Ag2S的分散性能，又能提高钒酸银的光催效率的方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：基于上述问题，本专利技术提供一种新型硫酸银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种新型硫酸银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)钒酸银的制备：将硝酸银溶于硝酸溶液中，常温下匀速搅拌20～60min形成溶液A；将表面活性剂和钒源溶解于氢氧化钠溶液中，常温下匀速搅拌20～60min形成溶液B；将溶液A快速倒入溶液B中，并将体系加热至80～100℃，调节pH至8～10，持续搅拌12～16h，洗涤，干燥，研磨，得到钒酸银粉末；(2)硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备：称取步骤(1)中制备的钒酸银粉末，将其超声分散到溶剂Ⅰ中，形成橙黄色悬浊液C；将硫源溶解于溶剂
Ⅱ中，搅拌溶解形成透明均一的溶液D；将溶液D缓慢滴加入悬浊液C中，持续搅拌1～5h，洗涤，干燥，得到复合光催化剂产品。进一步地，步骤(1)中表面活性剂为十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基三甲基溴化铵，钒源为偏钒酸铵或钒酸钠。进一步地，步骤(1)中调节pH的试剂为氨水或氢氧化钠溶液。进一步地，步骤(1)中硝酸溶液和氢氧化钠溶液的浓度均为4～6mol/L。进一步地，步骤(1)中钒源质量是硝酸银质量的20～50％，表面活性剂的质量是硝酸银质量的10～20％。进一步地，步骤(1)中硝酸溶液与硝酸银的体积质量比为10～25mL：1g，硝酸溶液与氢氧化钠溶液的体积相等。进一步地，步骤(2)中硫源为硫脲、硫代乙酰胺或硫磺。进一步地，步骤(2)中硫源质量是钒酸银质量的0.1～1％。进一步地，步骤(2)中溶剂Ⅰ和溶剂Ⅱ均为乙醇、蒸馏水或乙二醇，溶剂Ⅰ与钒酸银的体积质量比为20～100mL：1g，溶剂Ⅰ和溶剂Ⅱ的体积相等。本专利技术的有益效果是：采用简便的原位离子交换法，制备过程中条件容易控制，所制备的硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂为绿色环保高性能催化剂，无污染，催化效率高，具有一定的应用价值。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术实施例1制备得到的硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的扫描电镜图；图2是本专利技术实施例1制备得到的硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的X-射线色散能量谱图(EDS)；图3是本专利技术实施例1制备得到的硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的X射线衍射图；图4是本专利技术实施例1制备得到的硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂降解罗丹明B的紫外可见吸收光谱随光照时间变化图。具体实施方式现在结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以下实施例旨在说明本专利技术而不是对本专利技术的进一步限定。实施例1(1)钒酸银的制备钒酸银的制备：将2g硝酸银溶于20mL、4mol/L浓硝酸溶液中，常温下匀速搅拌20min形成溶液A。将0.2g十二烷基苯磺酸钠与0.4g偏钒酸铵缓慢加入20mL、4mol/L NaOH水溶剂中，常温下匀速搅拌20min形成溶液B。将溶液A快速倒入溶液B中并将体系加热至80℃，调节pH至8，持续搅拌12h，洗涤，离心，干燥，研磨后得钒酸银(Ag3VO4)粉末。(2)硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂(Ag2S/Ag3VO4)的制备称取0.5g步骤(1)中制备的钒酸银(Ag3VO4)，并将其超声分散到10mL蒸馏水中，形成橙黄色悬浊液C。称取称取0.5mg的硫脲溶解于10mL蒸馏水中，搅拌溶解形成透明均一的溶液D。随后，将溶液D缓慢滴加入悬浊液C中，并持续搅拌。搅拌1h，离心分离，洗涤，干燥5h得产品。实施例2(1)钒酸银的制备钒酸银的制备：将2g硝酸银溶于50mL、6mol/L浓硝酸溶液中，常温下匀速搅拌60min形成溶液A。将0.4g聚乙烯吡咯烷酮与1g钒酸钠缓慢加入50mL、
6mol/L NaOH水溶剂中，常温下匀速搅拌20min形成溶液B。将溶液A快速倒入溶液B中并将体系加热至100℃，调节pH至10，持续搅拌16h，洗涤，离心，干燥，研磨后得钒酸银(Ag3VO4)粉末。(2)硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂(Ag2S/Ag3VO4)的制备称取0.5g步骤(1)中制备的钒酸银(Ag3VO4)，并将其超声分散到50mL乙醇中，形成橙黄色悬浊液C。称取称取5mg的硫代乙酰胺溶解于50mL乙醇中，搅拌溶解形成透明均一的溶液D。随后，将溶液D缓慢滴加入悬浊液C中，并持续搅拌。搅拌5h，离心分离、洗涤、干燥10h得产品。采用日本JSM-6360A型扫描电子显微镜观察实施例1制备的硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的形貌，扫描电镜图如图1所示，从图可以看出，本实施方式制备的硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的形貌为块状且块状Ag3VO4上负载有一定数量Ag2S纳米粒子，且分散良好。实施例1所制备的硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂利用日本JEOL JEM-2100型扫描电子显微镜中的X-射线色散能量谱(EDS)对硫化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型硫酸银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备方法，其特征是：包括以下步骤：(1)钒酸银的制备：将硝酸银溶于硝酸溶液中，常温下匀速搅拌20～60min形成溶液A；将表面活性剂和钒源溶解于氢氧化钠溶液中，常温下匀速搅拌20～60min形成溶液B；将溶液A快速倒入溶液B中，并将体系加热至80～100℃，调节pH至8～10，持续搅拌12～16h，洗涤，干燥，研磨，得到钒酸银粉末；(2)硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备：称取步骤(1)中制备的钒酸银粉末，将其超声分散到溶剂Ⅰ中，形成橙黄色悬浊液C；将硫源溶解于溶剂Ⅱ中，搅拌溶解形成透明均一的溶液D；将溶液D缓慢滴加入悬浊液C中，持续搅拌1～5h，洗涤，干燥，得到复合光催化剂产品。

【技术特征摘要】
1.一种新型硫酸银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备方法，其特征是：包括以下步骤：(1)钒酸银的制备：将硝酸银溶于硝酸溶液中，常温下匀速搅拌20～60min形成溶液A；将表面活性剂和钒源溶解于氢氧化钠溶液中，常温下匀速搅拌20～60min形成溶液B；将溶液A快速倒入溶液B中，并将体系加热至80～100℃，调节pH至8～10，持续搅拌12～16h，洗涤，干燥，研磨，得到钒酸银粉末；(2)硫化银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备：称取步骤(1)中制备的钒酸银粉末，将其超声分散到溶剂Ⅰ中，形成橙黄色悬浊液C；将硫源溶解于溶剂Ⅱ中，搅拌溶解形成透明均一的溶液D；将溶液D缓慢滴加入悬浊液C中，持续搅拌1～5h，洗涤，干燥，得到复合光催化剂产品。2.根据权利要求1所述的一种新型硫酸银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备方法，其特征是：所述的步骤(1)中表面活性剂为十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基三甲基溴化铵，钒源为偏钒酸铵或钒酸钠。3.根据权利要求1所述的一种新型硫酸银掺杂钒酸银复合光催化剂的制备方法，其特征是：所述的步骤(1)中调节pH的试剂为氨水或氢氧化钠溶液。4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠玉，金杰，杜喜云，梁倩，周满，徐松，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32