一种Ag3PO4/H2Ti4O9复合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Ag3PO4/ H2Ti4O9复合物及其制备方法，所述复合物是由Ag3PO4纳米粒子负载在单层片状结构的H2Ti4O9上得到，其负载量为20%‑60%；其步骤为：将AgNO3溶液逐渐滴入到H2Ti4O9纳米片悬浮液并且搅拌，然后缓慢加入NaH2PO4溶液，将混合溶液搅拌12小时，之后离心水洗数次并且烘干，最后得到Ag3PO4/ H2Ti4O9复合物。本发明专利技术制备的Ag3PO4/ H2Ti4O9复合物作为催化剂，在可见光下降解罗丹明B染料时，其降解速率达0.0701min‑1；在可见光下降解亚甲基蓝染料时，其降解速率为0.0461 min‑1，均极大地提高了其单个组分的催化活性，具有优异的光催化降解效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种层状钛酸盐负载金属盐的制备方法，特别是Ag3PO4/H2Ti4O9复合物的制备方法，属于材料制备领域。
技术介绍
环境污染已经成为了21世纪人类所面临的最大的挑战之一，在过去的十几年中，材料科学的快速发展已经在环境整治和可再生能源技术方面发挥出了巨大的作用，比如吸附/分离处理、太阳能电池、光催化降解污染物、染料电池和生物电池等等。其中，最具有前途之一的光催化技术引起了研究者们的广泛关注和兴趣。二氧化钛，由于其化学稳定性高、廉价、简便合成以及无毒性，已经被广泛地研究并且应用到实际生活中，但是它较窄的光响应范围和较高的电子-空穴负荷率大大减低了它的应用和效率，考虑到其较低的太阳能利用率，研究者们已作出许多努力来开发新的可见光响应的催化剂，其中层状过渡金属氧化物由于其本身在紫外光下有响应，尤其是四钛酸盐由于其独特的层状结构和离子的可交换性而备受关注，但是四钛酸钾本身光剩电子和空穴分离效率比较低，其可见光催化活性也受到了一定的限制，为了提高它的催化活性，学者们采用了各种改性方法。Yang等以钛络合离子[Ti(OH)X(CH3COO)Y]Z+溶液作为柱化剂，采用分布离子交换法制备了TiO2柱撑的H2Ti4O9复合材料对亚甲基蓝的降解率均高于P25和锐钛矿相的TiO2[YangJ,LiuQQ,SunXJ,etal.PreparationofTiO2pillaredlayeredtitanatephotocatalystbysolintercalationmethod[J].MaterialsTechnology,2010,25(1):39-41.]。Choy等利用高压反应釜实现了钛酸盐纳米片层溶胶和醋酸锌溶胶的重新组装，得到了氧化锌柱撑钛酸盐复合材料，高压釜条件下制备的复合材料比表面积高达134m2/g，在可见光的诱导下，能实现对有机污染物的有效降解[KimTW,HwangSJ,ParkY,etal.Chemicalbondingcharacterandphysicochemicalpropertiesofmesoporouszincoxide-layeredtitanatenanocomposites[J].TheJournalofPhysicalChemistryC,2007,111(4):1658-1664.]。这些都是通过利用剥离-重堆积法将窄禁带半导体引入到钛酸盐层板间来提高催化活性，但是采用剥离搅拌法将Ag3PO4负载在H2Ti4O9纳米片上还未有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Ag3PO4/H2Ti4O9复合物、制备方法及其应用。实现本专利技术的技术解决方案为，一种Ag3PO4/H2Ti4O9复合物，所述复合物是由Ag3PO4纳米粒子负载在单层片状结构的H2Ti4O9（H2Ti4O9片）上得到，其负载量为20%-60%。上述Ag3PO4/H2Ti4O9复合物采用以下步骤制备：第一步，将H2Ti4O9与四丁基氢氧化铵溶液混合，加水稀释超声分散，并搅拌过夜；第二步，将第一步得到的溶液离心，得到H2Ti4O9纳米片溶胶；第三步，将AgNO3溶液缓慢加入到H2Ti4O9纳米片溶胶中，并搅拌均匀；第四步，将一定量的NaH2PO4溶液缓慢滴加进第三步中的溶液中，然后搅拌反应12h以上，离心、清洗、干燥，得到Ag3PO4/H2Ti4O9复合物。进一步的，第一步中，H2Ti4O9与25%四丁基氢氧化铵溶液的质量比1:10，超声分散6h以上，搅拌时间不低于12h。进一步的，第二步中，离心转速为3000-3500r/min，时间为5-10min。进一步的，第三步中，AgNO3的质量为H2Ti4O9质量的0.25-2倍。进一步的，第三步中，搅拌时间不低于30min。进一步的，第四步中，NaH2PO4的质量为AgNO3质量的一半。所述的应用是将此复合材料作为催化剂应用于染料的降解中，其使用量为10-20mg，染料的浓度为5-10mg/L。染料为阳离子染料亚甲基蓝或罗丹明B。与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：（1）制备方法简单；（2）提高了可见光下的催化活性。附图说明图1是本专利技术实例3所制备的Ag3PO4/H2Ti4O9复合物的透射电镜。图2是本专利技术实例所制备的Ag3PO4/H2Ti4O9复合物的XRD衍射谱图。图3是本专利技术实例所制备的Ag3PO4/H2Ti4O9复合物可见光降解RhB效率图（a）、准一级反应动力学曲线（b）。图4是本专利技术实例3所制备的Ag3PO4/H2Ti4O9复合物可见光降解MB的准一级反应动力学曲线。具体实施方式本专利技术的Ag3PO4/H2Ti4O9复合物通过以下步骤制备：第一步，将用高温固相法制备的K2Ti4O9在2M的HCl中搅拌3天，每隔24h换次酸液，然后离心水洗至中性，放入60℃烘箱烘干得到白色粉末H2Ti4O9；第二步，将第一步所得的H2Ti4O9与25%的四丁基氢氧化铵溶液混合，加水稀释超声12h，并搅拌过夜；第三步，将第二步得到的溶液离心，得到H2Ti4O9纳米片溶胶；第四步，将一定量的AgNO3配成溶液缓慢加入到第三步得到的溶胶体系中，并搅拌30min；第五步，将一定量的NaH2PO4溶液缓慢滴加进第四步中的溶液中，然后搅拌12h，离心并用去离子水清洗数次，最后将产物60℃烘箱干燥，得到Ag3PO4/H2Ti4O9复合物。称取适量Ag3PO4/H2Ti4O9复合物于光催化管中，加入染料，暗室搅拌1h，在可见光下反应。实施实例1：第一步:将用高温固相法制备的2gK2Ti4O9在100ml2M的HCl中搅拌3天，每隔24h换次酸液，然后离心水洗至中性，放入60℃烘箱烘干得到白色粉末H2Ti4O9。第二步，将300mgH2Ti4O9与3ml、25%的四丁基氢氧化铵溶液混合，加水稀释超声6h，然后搅拌12h。第三步，将第二步得到的溶液离心3500r/min、5min，得到H2Ti4O9纳米片溶胶。第四步，将75mgAgNO3配成溶液缓慢加入到第三步得到的溶胶体系中，并搅拌30min。第五步，将38mg的NaH2PO4配成溶液缓慢滴加进第四步中的溶液中，然后搅拌12h，离心并用去离子水清洗数次，最后将产物60℃烘箱干燥，得到Ag3PO4/H2Ti4O9复合物。第六步，称取20mgAg3PO4/H2Ti4O9复合物于光催化管中，加入染料，暗室搅拌1h，在可见光下反应。结果如图3，在可见光下降解罗丹明b（RhB）染料时，其降解速率达0.0051min-1。图2是本实例所制备的Ag3PO4/H2Ti4O9复合物的XRD衍射谱图。实施实例2第一步:将用高温固相法制备的2gK2Ti4O9在100ml2M的HCl中搅拌3天，每隔24h换次酸液，然后离心水洗至中性，放入60℃烘箱烘干得到白色粉末H2Ti4O9。第二步，将300mgH2Ti4O9与3ml、25%的四丁基氢氧化铵溶液混合，加水稀释超声10h，然后搅拌12h。第三步，将第二步得到的溶液离心3000r/min、8min，得到H2Ti4O9纳米片溶胶。第四步，将150mgAgNO3配成溶液缓慢加入到第三步得到的溶胶体系中，并搅拌40min。第五步，将75mg的NaH2PO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ag3PO4/ H2Ti4O9复合物，其特征在于，所述复合物是由Ag3PO4纳米粒子负载在单层片状结构的H2Ti4O9上得到，其负载量为20%‑60%。

【技术特征摘要】
1.一种Ag3PO4/H2Ti4O9复合物，其特征在于，所述复合物是由Ag3PO4纳米粒子负载在单层片状结构的H2Ti4O9上得到，其负载量为20%-60%。2.如权利要求1所述的Ag3PO4/H2Ti4O9复合物，其特征在于，所述复合物采用以下步骤制备：第一步，将H2Ti4O9与四丁基氢氧化铵溶液混合，加水稀释超声分散，并搅拌过夜；第二步，将第一步得到的溶液离心，得到H2Ti4O9纳米片溶胶；第三步，将AgNO3溶液缓慢加入到H2Ti4O9纳米片溶胶中，并搅拌均匀；第四步，将一定量的NaH2PO4溶液缓慢滴加进第三步中的溶液中，然后搅拌反应，离心、清洗、干燥，得到Ag3PO4/H2Ti4O9复合物。3.如权利要求2所述的Ag3PO4/H2Ti4O9复合物，其特征在于，第一步中，H2Ti4O9与25%四丁基氢氧化铵溶液的质量比1:10，超声分散6h以上，搅拌时间不低于12h。4.如权利要求2所述的Ag...

【专利技术属性】
技术研发人员：付永胜，卞凯丽，汪信，朱俊武，赵先敏，王佳瑜，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32