Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂及制备方法技术

本发明专利技术涉及光催化分解有机污染物处理技术，尤其涉及Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂及制备方法，该催化剂将Ag纳米颗粒沉积在PbBiO2Cl纳米片表面，该制备方法为：水热合成法制备PbBiO2Cl纳米片；利用光还原法将Ag纳米颗粒沉积在PbBiO2Cl纳米片表面。本发明专利技术将Ag纳米颗粒与PbBiO2Cl纳米片复合，Ag作为光生电子的载体，能够有效提高光生电子空穴分离效率，从而提高PbBiO2Cl纳米片的光催化效率。当Ag的浓度为0.5wt%时，其光催化降解有机物甲基橙性能最佳，是纯PbBiO2Cl纳米片光催化性能的3.6倍。

Ag/PbBiO2Cl nanoscale composite photocatalyst and its preparation method

The invention relates to photocatalytic decomposition of organic pollutants treatment technology, in particular to Ag/PbBiO2 Cl nanosheet composite photocatalyst and preparation method. Ag nanoparticles are deposited on the surface of PbBiO2 Cl nanosheets by the catalyst. The preparation method is as follows: PbBiO2 Cl nanosheets are prepared by hydrothermal synthesis method; Ag nanoparticles are deposited on P by photoreduction method. The surface of bBiO2Cl nanosheets. The invention compounds Ag nanoparticles with PbBiO2 Cl nanosheets, and Ag is used as the carrier of photogenerated electrons, which can effectively improve the photogenerated electron hole separation efficiency, thereby improving the photocatalytic efficiency of PbBiO2 Cl nanosheets. When the concentration of Ag was 0.5wt%, the photocatalytic degradation performance of methyl orange was the best, which was 3.6 times that of pure PbBiO2 Cl nanosheets.

【技术实现步骤摘要】
Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂及制备方法
本专利技术涉及光催化
，尤其涉及一种用于光催化分解有机污染物的Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂及制备方法。
技术介绍
随着现代工业的发展，环境污染越来越严重。光催化分解有机污染物，是一种利用太阳能的绿色技术。铋系半导体氧化物，由于其结构的丰富性、合适的价带和导带位置，满足有机物分解的潜在要求。其中，PbBiO2Cl的带隙为2.45eV，能够充分吸收可见光。此外，PbBiO2Cl的[BiPbO2]和[Cl]层间形成的内电场利于电子的转移。因此，PbBiO2Cl有望成为一种高效率的可见光光催化剂。另一方面，光生电子空穴容易复合。目前一些研究者利用石墨烯、金、银、铂等与半导体复合，能够有效降低电子-空穴复合率。其中，Ag是一种优异的导体，强的电子转移力，与半导体复合后，能够将半导体表面的电子转移到Ag表面。然而，助催化剂分布不够均匀及纳米颗粒团聚严重，影响了复合光催化剂的性能。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种成本较低、效率高的Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂及制备方法。为达上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂，包括有Ag纳米颗粒、PbBiO2Cl纳米片、Ag纳米颗粒沉积在PbBiO2Cl纳米片表面。较佳地，所述的Ag纳米颗粒尺寸为25nm。较佳地，所述的PbBiO2Cl纳米片厚度为10nm。较佳地，所述的Ag纳米颗粒的浓度为0.5wt%。一种Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，利用水热合成法制备PbBiO2Cl纳米片；S2，利用光还原法将Ag纳米颗粒沉积在PbBiO2Cl纳米片表面。较佳地，所述步骤S2具体为：将S1中制备好的1mmolPbBiO2Cl纳米片超声分散在30mL去离子水中，一定比例的AgNO3（Ag的含量为0.25、0.5和0.75wt%）添加到上述悬浊液中，接着用500W的氙灯照射3小时，随后将悬浊液离心，得到的粉体用去离子水和酒精清洗，最后在80℃烘干2小时。本专利技术将Ag纳米颗粒与PbBiO2Cl纳米片复合，Ag作为电子的转移体，能够有效分离电子空穴，提高PbBiO2Cl纳米片的光催化效率。当Ag的浓度为0.5wt%时，其光催化分解有机物性能最佳，是PbBiO2Cl纳米片的3.6倍。Ag复合过程中，添加聚乙二醇利于助催化剂分布均匀及降低纳米颗粒团聚。附图说明图1为本专利技术实施例制备Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂的场发射扫描电子显微镜图；图2为本专利技术实施例制备Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂用于分解有机污染物甲基橙的效率图；图3为本专利技术实施例制备Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂的光致发光谱图；图4为本专利技术实施例的光催化分解有机物的机理图。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步说明，参见图1至图4：按本专利技术实施的Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂，进一步提高PbBiO2Cl纳米片的光催化效率，其材料由PbBiO2Cl纳米片表面沉积Ag纳米颗粒制得。Ag纳米颗粒尺寸为25nm，PbBiO2Cl纳米片厚度为10nm。图1为本专利技术实施例制备Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂的场发射扫描电子显微镜图，从图1可看出，Ag纳米颗粒较均匀地分布在PbBiO2Cl纳米片表面。按本专利技术实施的Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂制备方法，包括以下步骤：S1，利用水热合成法制备PbBiO2Cl纳米片：首先将0.5mmolBi(NO3)3·5H2O、0.5mmolPb(NO3)2和0.5mmol十六烷基三甲基氯化铵溶解在20mL无水乙醇中，接着将5mL氨水添加到上述溶液中搅拌30分钟，随后将混合溶液倒入50mL水热反应釜中，然后在190℃加热12小时。将离心后的沉淀物用去离子水和酒精清洗3次，最后在70℃烘干12小时。S2，利用光还原法将Ag纳米颗粒沉积在PbBiO2Cl纳米片表面。将S1中制备好的1mmolPbBiO2Cl纳米片超声分散在含有1mL聚乙二醇的30mL去离子水中，一定比例的AgNO3（Ag的含量为0.25、0.5和0.75wt%）添加到上述悬浊液中，接着用500W的氙灯照射3小时，随后将悬浊液离心，得到的粉体用去离子水和酒精清洗，最后在80℃烘干2小时。通过分解有机污染物甲基橙来表征Ag/PbBiO2Cl纳米片复合物的光催化性能，以甲基橙在464nm处的吸收峰来表征其浓度。将50mg的Ag/PbBiO2Cl纳米片复合物放入50mL浓度为10mg/L的甲基橙溶液中黑暗下搅拌1小时，随后用可见光照射溶液，每隔30分钟取一次溶液，并测量溶液的浓度。其结果如图2所示。从图2中可以得出，当Ag的浓度为0.5wt%时，其光催化分解有机物性能最佳，是纯PbBiO2Cl纳米片的3.6倍。图3为所制备的催化剂材料的光致发光光谱，从图中可以看出，PbBiO2Cl纳米片于Ag复合后，其发光强度降低。这表明光生电子空穴复合率降低。如图4，本专利技术工作机理为：Ag纳米颗粒与PbBiO2Cl纳米片复合后，Ag作为电子的转移体，能够有效分离电子空穴，提高PbBiO2Cl纳米片的光催化效率。因此，Ag与PbBiO2Cl纳米片复合后能够有效提高其光催化性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，利用水热合成法制备PbBiO2Cl纳米片：首先将0.5 mmol Bi(NO3)3·5H2O、0.5 mmol Pb(NO3)2和0.5 mmol 十六烷基三甲基氯化铵溶解在 20 mL无水乙醇中，接着将5 mL氨水添加到上述溶液中搅拌30分钟，随后将混合溶液倒入50 mL水热反应釜中，然后在190℃加热12小时；将离心后的沉淀物用去离子水和酒精清洗3次，最后在70℃烘干12小时；S2，利用光还原法将Ag纳米颗粒沉积在PbBiO2Cl纳米片表面；将S1中制备好的1 mmol PbBiO2Cl纳米片超声分散在含有1 mL聚乙二醇的30 mL 去离子水中，一定比例的AgNO3（Ag的含量为0.5 wt%）添加到上述悬浊液中，接着用500 W的氙灯照射3小时，随后将悬浊液离心，得到的粉体用去离子水和酒精清洗，最后在80 ℃烘干2小时。

【技术特征摘要】
1.一种Ag/PbBiO2Cl纳米片复合光催化剂制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，利用水热合成法制备PbBiO2Cl纳米片：首先将0.5mmolBi(NO3)3·5H2O、0.5mmolPb(NO3)2和0.5mmol十六烷基三甲基氯化铵溶解在20mL无水乙醇中，接着将5mL氨水添加到上述溶液中搅拌30分钟，随后将混合溶液倒入50mL水热反应釜中，然后在190℃加热12小时；将离心后的沉淀物用去离子水和酒精清洗3次，最后在70℃烘干12小时；S2，利用光还原法将Ag纳米颗粒沉积在PbBiO2Cl纳米片表面；将S1中制备好的1mmolPbBiO2Cl纳米片超声分散在含有1mL聚乙二醇的30mL去离子水中，一定比例的AgN...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟文武，申士杰，吴建波，刘彦平，詹白勺，徐爱娇，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33