一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法，利用纳米Ag颗粒和还原氧化石墨烯对BiVO4光催化剂进行可见光改性，经一步水热法合成了Ag-BiVO4微米级球形，并负载到氧化石墨烯上。本发明专利技术利用还原氧化石墨烯和纳米Ag对BiVO4进行改性，BiVO4上面的电子通过负载的纳米Ag颗粒传递给还原氧化石墨烯，使BiVO4的吸收边红移，实现可见光照射下电子、空穴分离，提高量子利用效率，增强催化活性。本发明专利技术合成的Ag-BiVO4微米级球形的平均粒径为5～8μm，微球形的催化剂颗粒，更利于电子的传递。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料领域，具体涉及一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法。
技术介绍
半导体光催化污水净化技术是充分利用了半导体材料特殊的价带结构而发展的一种新型污水处理技术。半导体材料的导带和价带之间有一个禁带，当照射光子的能量大于禁带宽度的能量时，半导体粉体价带上的电子吸收光子，跃迁至导带(e－)，在价带上留下空穴(h+)，形成电子－空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性。导带上的氧化－还原电位越负，半导体的还原能力越强；价带上的氧化－还原电位越正，半导体的氧化能力越强。在常见的半导体中，SnO2的氧化能力最强，SiC的还原能力最强，TiO2和ZnO的氧化还原综合能力最强，但ZnO不稳定，易发生光化学腐蚀，而TiO2只能吸收紫外光，这就使ZnO、TiO2的应用受到了限制。最近研究发现单斜晶型的BiVO4具有可见光催化分解水和降解有机污染物的能力，其带隙约为2.4eV，当BiVO4光催化粒子受到大于2.4eV能量的光子光照后发生光催化反应，·O2－能和多数有机物反应，将其氧化分解成CO2和H2O，而·OH的氧化能力更强，能氧化大多数有机污染物，同时BiVO4粒子表面高活性的e－具有很强的还原能力，可将重金属离子、一些有毒难降解有机污染物还原，从而降低其毒性。如公开号为CN103464137B的专利文献，公开了一种多形貌Ho/BiVO4复合光催化剂的制备方法，该方法分别将五水硝酸铋和偏钒酸铵溶于水中得铋盐溶液和钒盐溶液，按Bi与V的摩尔比为1:1将钒盐溶液与铋盐溶液混合，调节混合液pH至8，再加入六水硝酸钬，Ho与Bi的摩尔比为(2.04～13.64):100，用微波水热法以300W的功率在180℃保温40min制备出Ho/BiVO4。该方法合成的多形貌Ho/BiVO4复合光催化剂具有较高的光催化活性，能够应用于降解环境污染物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法，该方法制得的Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂相较于现有BiVO4光催化剂，光催化性能更好，而且制备工艺简单。本专利技术的具体技术方案为：一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将Bi(NO3)3·5H2O溶于硝酸溶液中，搅拌均匀得到溶液A；将NH4VO3溶于氢氧化钠溶液中，搅拌均匀得到溶液B，所述Bi(NO3)3·5H2O与NH4VO3的摩尔比为1:1；(2)将氧化石墨烯加水超声分散得到溶液C；将AgNO3溶于乙二醇得到溶液D；(3)将溶液A和溶液B混和均匀，调节pH至7.0后，同时加入溶液C和溶液D，混匀后，将混合液进行超声；(4)将超声后的混合液转移至水热反应釜中进行水热反应；(5)将反应后的混合液冷却至室温，收集生成的沉淀，沉淀洗净、干燥后即得Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂。本专利技术利用石墨烯和纳米Ag负载对BiVO4进行改性，BiVO4上面的电子通过负载的纳米Ag颗粒传递给氧化石墨烯，使BiVO4的吸收边红移，一方面使材料的空穴-电子复合率降低，从而提高BiVO4的量子效率；另一方面纳米Ag的加入可以产生表面等离子共振效应，从而使得到的催化剂吸收更多的可见光。本专利技术制得的光催化剂中，还原氧化石墨烯呈分散的透明薄膜状，Ag-BiVO4微球形的平均粒径在5～8μm之间，纳米Ag的负载量为0.1～0.2g/gBiVO4，石墨烯的负载量为0.0005～0.00125g/gBiVO4。作为优选，所述步骤(1)硝酸溶液浓度为1～5mol/L，氢氧化钠溶液浓度为1～5mol/L。作为优选，所述步骤(2)氧化石墨烯的质量为Bi(NO3)3·5H2O质量的0.5％～2％，由于氧化石墨烯难以分散，使用时，先加入适量的水用超声波进行分散后，再加入反应。作为优选，所述步骤(2)AgNO3的质量为Bi(NO3)3·5H2O质量的13％～35％，AgNO3在使用前先用适量的乙二醇溶解。作为优选，所述步骤(4)水热反应条件为190～210℃，反应时间为16～20h。本专利技术的有益效果是：本专利技术在BiVO4表面负载还原氧化石墨烯和纳米Ag，BiVO4上面的电子通过负载的纳米Ag颗粒传递给还原氧化石墨烯，使BiVO4的吸收边红移，实现可见光照射下电子、空穴分离，提高量子利用效率，增加光催化活性；同时纳米Ag的加入可以产生表面等离子共振效应，从而使得到的催化剂吸收更多的可见光，进一步增强光催化活性；本专利技术制得的催化剂为微球形，有利于电子的传递。附图说明图1为实施例1制备的样品的XRD图；图2为实施例1制备的样品在10μm下放大2000倍的SEM图；图3为实施例1制备的样品在100nm下放大4万倍的SEM图；图4为实施例1制备的样品的XPS图；图5为实施例1制备的样品中负载Ag的XPS图；图6为实施例1和实施例2制备的样品及其他光催化剂降解罗丹明B的曲线图。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案做进一步说明。本专利技术所采用的原料和设备若非特指，均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。实施例1一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将10mmol的Bi(NO3)3·5H2O(4.851g)溶于50mL浓度为2mol/L的硝酸溶液中，搅拌30min得到溶液A；将10mmol的NH4VO3(1.170g)溶于50mL浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液中，搅拌30min得到溶液B；(2)称取质量为Bi(NO3)3·5H2O质量1％的氧化石墨烯(48.51mg)，加15mL水进行超声分散1h，得到溶液C；称取质量为Bi(NO3)3·5H2O质量13％的AgNO3(0.63g)溶于10mL乙二醇得到溶液D；(3)将溶液A和溶液B混和均匀，用缓冲液调节pH至7.0后，同时加入溶液C和溶液D，将混合液进行超声1h；(4)将超声后的混合液转移至水热反应釜中，在200℃下反应18h；(5)将反应后的混合液冷却至室温，收集生成的沉淀，沉淀分别用蒸馏水、乙醇洗涤，冷冻干燥后即得Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂。本实施例制得的Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂，纳米Ag的负载量为0.1248g/gBiVO4，还原氧化石墨烯的负载量为0.001g/gBiVO4。实施例2一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：...

【技术保护点】
一种Ag‑rGO‑BiVO4三者复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Bi(NO3)3·5H2O溶于硝酸溶液中，搅拌均匀得到溶液A；将NH4VO3溶于氢氧化钠溶液中，搅拌均匀得到溶液B，所述Bi(NO3)3·5H2O与NH4VO3的摩尔比为1:1；(2)将氧化石墨烯加水超声分散得到溶液C；将AgNO3溶于乙二醇得到溶液D；(3)将溶液A和溶液B混和均匀，调节pH至7.0后，同时加入溶液C和溶液D，混匀后，再将混合液进行超声；(4)将超声后的混合液转移至水热反应釜中进行水热反应；(5)将反应后的混合液冷却至室温，收集生成的沉淀，沉淀洗净、干燥后即得Ag‑rGO‑BiVO4三者复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将Bi(NO3)3·5H2O溶于硝酸溶液中，搅拌均匀得到溶液A；将NH4VO3溶于
氢氧化钠溶液中，搅拌均匀得到溶液B，所述Bi(NO3)3·5H2O与NH4VO3的摩尔比为
1:1；
(2)将氧化石墨烯加水超声分散得到溶液C；将AgNO3溶于乙二醇得到溶液D；
(3)将溶液A和溶液B混和均匀，调节pH至7.0后，同时加入溶液C和溶液D，
混匀后，再将混合液进行超声；
(4)将超声后的混合液转移至水热反应釜中进行水热反应；
(5)将反应后的混合液冷却至室温，收集生成的沉淀，沉淀洗净、干燥后即得
Ag-rGO-BiVO4三者复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：范子红，陈田，杜茂，熊世敏，赵德强，吴田辉，张千，储小雪，张齐艳，徐璇，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50