一种锡酸铋/银-氯化银光催化薄膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种锡酸铋/银‑氯化银Bi

A tin bismuth silver / silver chloride catalytic film material and preparation method thereof

The invention provides a tin bismuth silver / silver chloride Bi2Sn2O7/Ag AgCl photocatalytic film material and preparation method thereof. Through the hydrothermal synthesis of bismuth stannate nano powder dispersed by spin coating, sintering, deposition and photocatalytic reduction preparation of Bi2Sn2O7/Ag AgCl photocatalytic thin film materials. The film has excellent crystalline, dispersibility, photoelectrical properties, visible photocatalytic activity and high film strength. The photocatalytic activity of Bi2Sn2O7/Ag AgCl photocatalytic thin film materials is very high, and is much higher than that of single phase Bi2Sn2O7 thin films. Bi2Sn2O7/Ag AgCl photocatalytic thin film material is greater than the surface area, stronger absorption of visible light, and the separation efficiency of electron hole higher.

【技术实现步骤摘要】
一种锡酸铋/银-氯化银光催化薄膜材料及其制备方法
本专利技术属于光催化薄膜材料合成领域，具体是指一种锡酸铋/银-氯化银Bi2Sn2O7/Ag-AgCl光催化薄膜材料及其制备方法。
技术介绍
当今社会，水污染问题越来越严峻，严重威胁到人类的健康，影响社会的可持续发展。传统的物理吸附无法有效处理水中的有机污染物，而化学处理容易造成二次污染。光催化技术可以利用光的照射来降解水中的有机污染物，具有低成本，易操作，无二次污染的优点，成为解决水污染问题的有效方法之一。然而，大多数光催化剂仅对紫外光有响应，对太阳光的利用率低下，严重限制了实际工业生活中的应用。因此，需要寻找可见光响应的光催化剂。锡酸铋(Bi2Sn2O7)是一种新型半导体光催化材料，其禁带宽度约为2.73eV，能够有效利用太阳光处理含有机污染物的水体，具有价廉、无毒、化学性质稳定等优点。Ag@AgCl能够大范围的吸收可见光，作为光催化剂已经引起了广泛的研究。目前研究的光催化材料多为粉末材料，然而粉末材料在实际应用中会发生团聚导致催化效果降低，并且溶液中的粉末不易分离与回收。与粉末材料相比，薄膜材料具有强度高，分散均匀，易于循环利用，回收方便等优点，并且薄膜材料的自洁净能力强，在光催化领域中具有更大的实际应用价值。薄膜材料具有分散均匀，比表面积大，易于回收等优点。
技术实现思路
本专利技术为了解决目前存在的光催化剂对可见光利用率较低，粉末催化剂回收困难，易造成二次污染等问题，提出一种锡酸铋/银-氯化银(Bi2Sn2O7/Ag-AgCl)光催化薄膜材料的制备方法，以提高光催化在实际水处理应用中的可行性。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种锡酸铋/银-氯化银Bi2Sn2O7/Ag-AgCl光催化薄膜材料的制备方法具体包括如下步骤：步骤1、纳米Bi2Sn2O7粉末的制备：将摩尔比为1:1的硝酸铋与锡酸钾混合于去离子水中并持续搅拌，滴加氨水调节混合液的pH为12。继续搅拌1小时，将混合液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行恒温热反应，得到纳米Bi2Sn2O7粉末。步骤2、基底材料的清洗：本专利技术采用普通的玻璃片为基底材料15mm×20mm，将玻璃基底依次放入清洁剂、离子水与无水乙醇中超声清洗数次，然后空气氛围中吹干备用。步骤3、Bi2Sn2O7薄膜的制备：取Bi2Sn2O7粉末，聚乙二醇辛基苯基醚，乙酸及乙醇混合，并使混合液充分混合。取一定量的混合液滴于清洗干净的玻璃基底上，用玻璃棒把旋涂液展开，旋涂、干燥、烧结，制备Bi2Sn2O7薄膜。步骤4、Bi2Sn2O7/AgCl薄膜的制备：将制备好的Bi2Sn2O7薄膜依次沉浸在硝酸银溶液与盐酸中，制备Bi2Sn2O7/AgCl薄膜。步骤5、Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜的制备：将Bi2Sn2O7/AgCl薄膜置于氙灯下照射，制备Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜。上述步骤1所述纳米Bi2Sn2O7粉末的制备中，硝酸铋与锡酸钾的摩尔比为：1:1。上述步骤1所述恒温热反应的温度为180℃，反应时间为24h。上述步骤2所述基底材料的清洗步骤为：首先将玻璃基底放入清洗剂中超声处理30min，然后取出用蒸馏水冲洗干净再用去离子水超声清洗10min，随后放在无水乙醇中超声清洗20min。上述步骤3所述Bi2Sn2O7薄膜的制备中Bi2Sn2O7粉末，聚乙二醇辛基苯基醚，乙酸及乙醇的用量摩尔比为2:1:8:13。上述步骤3所述使混合液分散均匀的途径为：将混合液置于研钵中研磨10分钟然后超声30分钟。上述步骤3所述旋涂、干燥及烧结的具体条件为：1000rpm的转速旋涂30秒，60℃烘箱中干燥10分钟，再转移到马弗炉中，并以5℃/min的升温速度升温至250℃并保温1小时。上述步骤4所述制备Bi2Sn2O7/AgCl薄膜的步骤为：将Bi2Sn2O7薄膜沉浸在硝酸银溶液中0.01M并置于真空环境中10分钟，取出后用去离子水冲洗去除残留的液体。然后将其沉浸在盐酸中0.01M，真空环境下保持10分钟并用去离子水冲洗。上述操作循环三次制备Bi2Sn2O7/AgCl薄膜。上述步骤5所述制备Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜的反应条件：300W氙灯下分别照射10分钟、20分钟、30分钟。本专利技术相对于现有技术相比具有显著特点：1、本专利技术制备的Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜均匀，强度高，稳定性好，易于回收。2、本专利技术制备的Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜对有机染料的催化降解性能优异。3、制备的Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜的制备过程绿色环保，操作简单，实际应用价值高。附图说明图1为本专利技术制备Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜的合成过程示意图。图2为Bi2Sn2O7(BSO)薄膜、Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-10(BAA-10)薄膜,Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-20(BAA-20)薄膜及Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-30(BAA-30)薄膜的XRD谱图。图3为Bi2Sn2O7薄膜及Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-20薄膜的扫描电镜图。图4为玻璃、Bi2Sn2O7薄膜及三种Bi2Sn2O7/Ag@AgCl薄膜的紫外-可见吸收光谱图。图5为不同催化剂可见光下催化酸性红18(a)及甲基橙(b)的降解图。图6为Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-20薄膜在可将光照射下的自清洁能力测试结果图。图7为可见光下Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-20薄膜催化酸性红18降解的重复性实验结果图(a)；六次重复实验后Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-20薄膜的XRD谱图(b)及SEM图(c)。其中，图中缩写为：BSO：Bi2Sn2O7薄膜、BAA-10：Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-10薄膜，BAA-20：Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-20薄膜及BAA-30：Bi2Sn2O7/Ag@AgCl-30薄膜。图8为改变分散剂制备Bi2Sn2O7薄膜电子图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行清楚、完整的描述，使本专业技术人员更全面地理解本专利技术。本专利技术合成材料使用的主要原料有：硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O，分析纯)，锡酸钾(K2SnO3·3H2O，分析纯)、氨水(NH3·H2O，分析纯)、聚乙二醇辛基苯基醚(C8H17C6H4(OCH2CH2)nOH(n≈10)，分析纯)、乙酸(C2H4O2，分析纯)、乙醇(C2H6O，分析纯)。图1为本专利技术制备Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜的合成示意图，包括三部分：第一部分通过水热合成法制备Bi2Sn2O7粉末材料；第二部分在玻璃基底上制备Bi2Sn2O7薄膜材料；第三部分为经过沉积及光还原制备Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜材料。实施例1本专利技术通过水热合成法制备纳米Bi2Sn2O7粉末。称取4.38g的Bi(NO3)3·5H2O和2.70g的K2SnO3·3H2O并将两种物质充分混合于90mL去离子水中，在磁力搅拌下，通过逐滴滴加氨水，将混合液体的pH值调节为12。继续搅拌一小时，然后将混合物转移到200mL的聚四氟乙烯水热反应釜中，并加去离子水至160mL。升温至180℃，保持24h，随后自然冷却、抽滤并真空干燥60℃得到淡黄色纳米锡酸铋粉末。本专利技术采用普通的玻璃片为基底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锡酸铋/银‑氯化银光催化薄膜材料，其特征在于，所述锡酸铋/银‑氯化银光催化薄膜材料通过下步骤制得：步骤1、制备纳米Bi2Sn2O7粉末：配制反应液，进行恒温热反应，随后自然冷却、抽滤并真空干燥60℃得到淡黄色纳米锡酸铋粉末；步骤2、清洗玻璃基底材料；步骤3、制备Bi2Sn2O7薄膜：将Bi2Sn2O7粉末、聚乙二醇辛基苯基醚、乙酸及乙醇混合配制Bi2Sn2O7分散液，滴于玻璃基底上，并用玻璃棒把旋涂液展开，旋涂、干燥、烧结，制得Bi2Sn2O7薄膜；步骤4、制备Bi2Sn2O7/AgCl薄膜：将制备好的Bi2Sn2O7薄膜依次沉浸在硝酸银溶液与盐酸中，制备得到Bi2Sn2O7/AgCl薄膜；步骤5、制备Bi2Sn2O7/Ag‑AgCl薄膜：将Bi2Sn2O7/AgCl薄膜置于氙灯下照射，制备得到Bi2Sn2O7/Ag‑AgCl薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种锡酸铋/银-氯化银光催化薄膜材料，其特征在于，所述锡酸铋/银-氯化银光催化薄膜材料通过下步骤制得：步骤1、制备纳米Bi2Sn2O7粉末：配制反应液，进行恒温热反应，随后自然冷却、抽滤并真空干燥60℃得到淡黄色纳米锡酸铋粉末；步骤2、清洗玻璃基底材料；步骤3、制备Bi2Sn2O7薄膜：将Bi2Sn2O7粉末、聚乙二醇辛基苯基醚、乙酸及乙醇混合配制Bi2Sn2O7分散液，滴于玻璃基底上，并用玻璃棒把旋涂液展开，旋涂、干燥、烧结，制得Bi2Sn2O7薄膜；步骤4、制备Bi2Sn2O7/AgCl薄膜：将制备好的Bi2Sn2O7薄膜依次沉浸在硝酸银溶液与盐酸中，制备得到Bi2Sn2O7/AgCl薄膜；步骤5、制备Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜：将Bi2Sn2O7/AgCl薄膜置于氙灯下照射，制备得到Bi2Sn2O7/Ag-AgCl薄膜。2.根据权利要求1所述的一种锡酸铋/银-氯化银光催化薄膜材料，其特征在于，步骤1中配制反应液的具体步骤为：取摩尔比为1:1的Bi(NO3)3·5H2O与K2SnO3·3H2O，并充分混合于去离子水中，在磁力搅拌下，通过逐滴滴加氨水，将混合液体的pH值调节为12，并搅拌1h。3.根据权利要求1所述的一种锡酸铋/银-氯化银光催化薄膜材料，其特征在于，步骤1中，恒温热反应温度为180℃，反应时间为24h。4.根据权利要求1所述的一种锡酸铋/银-氯化银光催化薄膜材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王田禾，赵晓娟，崔宏达，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32