一种可见光催化复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术的一种可见光催化复合材料及其制备方法和应用，所述的可见光催化复合材料为SrCoO3和Ag3PO4的复合材料，其中SrCoO3为不规则的块体微米结构，Ag3PO4为纳米颗粒，且Ag3PO4与SrCoO3表面紧密接触构成异质结结构。相较单一的Ag3PO4，本发明专利技术所制备的可见光催化复合材料具有可见光吸收强度高、光催化性能好、抗光腐蚀性强等优点，且该复合材料可在不同的光照条件下实现对含四环素废水的处理，且处理条件温和，反应速度快，环保，具有显著的处理效果和重复利用效率。重复利用效率。重复利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可见光催化复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光催化材料
，尤其涉及一种可见光催化复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]人们生活对化学品的需求量日益剧增，致使大量含有新兴有机污染物的废水排放，从而使得市政污水处理系统的废水成分复杂多样，且大大影响了处理效果。目前，市政污水处理系统难以有效地将新兴有机污染物去除，从而导致这些新兴有机污染物随二级出水排放后而在地表水、地下水、甚至饮用水系统中被检测出。这些新兴有机污染物，如抗生素等，即使在痕量浓度下，如若人类及动植物长期暴露其中也会受到严重的危害。因此，有必要寻找有效技术去除废水中新兴有机污染物。
[0003]半导体光催化技术具有反应条件温和、反应速度快、矿化率高、二次污染少等优势，在目前的有机污染物去除领域研究甚为广泛。鉴于太阳光谱中的可见光占约43％，为充分利用太阳光，可见光响应型光催化剂的研制是目前的研究热点。磷酸银(Ag3PO4)被认为是可见光响应型催化剂的重大突破，其对波长小于520nm的太阳光有强烈吸收。但值得注意的是，单一的Ag3PO4光催化剂体系因光生电子
‑
空穴复合率高、易产生光腐蚀效应等而严重限制了其进一步应用。要使Ag3PO4表现出优异的光催化活性和稳定性，就必须在反应体系引入电子牺牲剂，如在溶液中加入AgNO3或者在催化剂体系引入能够转移或捕获电子的材料。因此，如何有效降低Ag3PO4的光生电子
‑
空穴复合率、抑制Ag3PO4的光腐蚀效应是目前的研究重点和难点。<br/>[0004]综上，在可见光催化材料制备领域，仍然存在亟待解决的上述问题。

技术实现思路

[0005]基于此，为了解决现有Ag3PO4光催化剂易光腐蚀和光生电子
‑
空穴易复合的问题，并在此基础上进一步提高Ag3PO4的光催化活性，本专利技术提供了一种可见光催化复合材料及其制备方法和应用，具体技术方案如下：
[0006]一种可见光催化复合材料，其中，所述可见光催化复合材料是质量比为(0.1
‑
10)：1的SrCoO3和Ag3PO4复合材料，且SrCoO3和Ag3PO4表面紧密接触构成异质结结构的材料，所述SrCoO3为不规则的块体微米结构，所述Ag3PO4为纳米颗粒。
[0007]另外，还包括一种可见光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]采用溶胶凝胶法制备SrCoO3：将Co(NO3)3·
6H2O和Sr(NO3)2溶解于去离子水中，进行第一超声作用，充分混合，得到混合溶液A；
[0009]将柠檬酸和有机添加剂加入所述混合溶液A中，进行第二次超声作用，充分溶解后得到混合溶液B；
[0010]用氨水调节所述混合溶液B的pH值在4
‑
5之间，然后将所述混合溶液B放置在60℃
‑
100℃水浴锅中持续搅拌至紫色溶胶状态的混合物；
[0011]将所述紫色溶胶状态的混合物放置在100℃
‑
150℃烘箱中干燥10h
‑
20h；
[0012]将所述烘干后的混合物放置在程序升温炉中一定温度下反应4h
‑
30h，经研磨后过80目筛，得到SrCoO3；
[0013]采用原位沉淀法制备SrCoO3和Ag3PO4的复合材料：将制备的SrCoO3分散于超纯水中，进行第三次超声作用后，加入溶解有AgNO3的水溶液，搅拌10min
‑
50min，再逐滴滴加溶解有磷酸氢盐的水溶液，搅拌0.5h
‑
3h后，离心分离回收反应得到的沉淀物，并将沉淀物经过洗涤、真空干燥、研磨、过筛的步骤后，制备得到SrCoO3和Ag3PO4的复合材料。
[0014]优选地，所述的可见光催化复合材料的制备方法中，所述Co(NO3)3·
6H2O和所述Sr(NO3)2中Co
3+
和Sr
2+
的摩尔总量：柠檬酸：有机添加剂的摩尔比为1：(0.5
‑
2)：(0.5
‑
3)。
[0015]优选地，所述的可见光催化复合材料的制备方法中，所述有机添加剂为乙二胺四乙酸二钠、硬脂酸钠、聚丙烯酰胺、烷基苯磺酸钠中的一种或几种。
[0016]优选地，所述的可见光催化复合材料的制备方法中，所述程序升温炉的反应温度为200℃
‑
1000℃。
[0017]优选地，所述的可见光催化复合材料的制备方法中，所述磷酸氢盐为磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二铵中的一种。
[0018]优选地，所述的可见光催化复合材料的制备方法中，所述AgNO3的摩尔量与所述SrCoO3摩尔量之比为(0.1
‑
15)：1。
[0019]优选地，所述的可见光催化复合材料的制备方法中，所述AgNO3的摩尔量与所述磷酸氢盐的摩尔量之比为1：(1
‑
3)。
[0020]优选地，所述第二次超声作用的功率为250W
‑
350W，时间为50min
‑
70min。
[0021]另外，本专利技术还提供一种可见光催化复合材料的应用。
[0022]优选地，所述可见光催化复合材料应用于处理含有抗生素的废水。
[0023]上述方案中制备的可见光催化复合材料，SrCoO3和Ag3PO4表面紧密接触构成异质结结构，具有优异的电子
‑
空穴分离率，且对含抗生素的废水具有更高的催化活性和稳定性。另外，制备的可见光催化复合材料，即SrCoO3和Ag3PO4的复合材料，可在不同的光照条件下实现对含抗生素废水的处理，且处理条件温和，反应速度快，环保，并达到显著的处理效果。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1中SrCoO3和Ag3PO4的复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图；
[0025]图2为本专利技术实施例1中SrCoO3和Ag3PO4的复合材料的X射线衍射(XRD)图谱；
[0026]图3为本专利技术实施例1中SrCoO3和Ag3PO4的复合材料的荧光光谱(PL)图；
[0027]图4为本专利技术应用例1中SrCoO3和Ag3PO4的复合材料的光催化活性示意图；
[0028]图5为本专利技术应用例8中SrCoO3和Ag3PO4的复合材料的光催化稳定性示意图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供一种可见光催化复合材料及其制备方法和应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]半导体材料在光照激发条件下可产生光生电子
‑
空穴对，这些光生电和空穴会迁移至催化剂表面，从而诱导一系列活性物种的产生，或者直接参与污染物的降解。但值得注意的是，光生电子和空穴对产生后，一部分在催化剂内部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可见光催化复合材料，其特征在于，所述可见光催化复合材料是质量比为(0.1
‑
10)：1的SrCoO3和Ag3PO4的复合材料，且SrCoO3和Ag3PO4表面紧密接触构成异质结结构的材料，所述SrCoO3为不规则的块体微米结构，所述Ag3PO4为纳米颗粒。2.一种权利要求1所述的可见光催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用溶胶凝胶法制备SrCoO3：将Co(NO3)3·
6H2O和Sr(NO3)2溶解于去离子水中，进行第一次超声作用，充分混合后得到混合溶液A；将柠檬酸和有机添加剂加入所述混合溶液A中，进行第二次超声作用，充分溶解后得到混合溶液B；用氨水调节所述混合溶液B的pH值在4
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5之间，后将所述混合溶液B放置在60℃
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100℃水浴锅中并持续搅拌至紫色溶胶状态的混合物；将所述紫色溶胶状态的混合物放置在100℃
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150℃烘箱中干燥10h
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20h，得到烘干的混合物；将所述烘干的混合物放置在程序升温炉中反应4h
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30h，研磨过80目筛，得到SrCoO3；将制备的SrCoO3分散于超纯水中，进行第三次超声作用后，加入溶解有AgNO3的水溶液，搅拌10min
‑
50min，再逐滴滴加溶解有磷酸氢盐的水溶液，搅拌0.5h
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3h后，离心分离回收反应得到的沉淀物，并将沉淀物经过洗涤、真空干燥、研磨、过筛的步骤后，制备得到SrCoO3和Ag3PO4表面紧密接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓娟，陈杰明，姚靓，周宇，卢开红，余春沐，梁韵晴，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：