Ag/AgFeO2/g-C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种Ag/AgFeO2/g

【技术实现步骤摘要】
Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合光催化材料的制备
，具体涉及一种Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着工业经济快速发展，每天都产生大量的工业废水和生活污水，废水中含有大量的致病微生物，包括细菌、病毒、真菌、寄生虫等。这些病原体未经处理排放到水体中，将会对环境造成严重的危害。世界上每年有数亿人因饮用受致病微生物污染的水体而引发疾病，其中，约200万儿童因此死亡。因此，饮水水消毒是保证人类健康生存的前提和基础。半导体光催化技术因其消毒能力强、成本低、环境友好等特点，被认为是近年来最有潜力的“绿色”的水体消毒技术。石墨相氮化碳（g
‑
C3N4）是一种典型的二维层状半导体光催化材料，具有独特的电子和能带结构，禁带宽度窄（2.7eV），可以吸收可见光，在光催化灭菌方面具有良好的应用前景。但纯g
‑
C3N4的吸光范围窄，光生电子
‑
空穴对复合严重，灭菌效果并不十分理想。而将其与窄带隙Ag系半导体复合可以极大提高材料的光催化灭菌活性。
[0003]银纳米颗粒（AgNPs）在溶液中可以释放出Ag
+
，这些Ag
+
能够使细菌蛋白凝固，导致细胞内的酶失活，引起细菌死亡。光照条件下，溶液中的Ag
+
还可以与H2O和O2反应，生成强氧化性的
•
OH和
•
O2–
自由基，破坏细胞膜，杀死细菌。将Ag与g
‑
C3N4复合，不仅可以减少Ag的使用量，降低生产成本，还可以抑制Ag纳米颗粒的团聚，并利用AgNPs的表面等离子体共振效应拓宽和增强g
‑
C3N4在可见光区的吸收，抑制光生电子和空穴复合，提高g
‑
C3N4的光催化活性。然而，Ag单质不稳定，在水溶液中易释放出Ag
+
，对环境造成二次污染。
[0004]AgFeO2是一种新型的光催化材料，无毒，有良好的灭菌活性和化学稳定性。同时，AgFeO2的禁带宽度较窄，只有1.7eV，能够吸收可见光，其结构中的O
‑
Ag
‑
O和FeO6可以分别作为电子和空穴的传导路径，促进光生电子
‑
空穴对分离。这些结构特征使其成为一种很有前途的光催化材料，并被作为光催化剂用于染料的降解。但是，纯AgFeO2的光生载流子复合迅速，且易产生光腐蚀，导致AgFeO2光催化活性较低，限制了其广泛应用。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提供了一种合成简单的Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4复合光催化剂的制备方法，其中AgFeO2纳米颗粒的引入提高了复合光催化材料对可见光的利用率。同时，光生电子和空穴可以通过界面快速转移，提高了其分离效率。最后，AgFeO2的光腐蚀程度也得到降低。因此，构建可见光响应Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4复合光催化剂，可以有效提高g
‑
C3N4的光催化灭菌活性，具有重要的实际应用价值。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4复合光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：将4.28g尿素加入至50mL水中，搅拌，再加入3g三聚氰胺，搅拌30min后转移至100mL反应釜中，于180℃保持24h，快速冷却至室温，离心，水洗3次，再于60℃烘干得到
三维超薄多孔g
‑
C3N4；步骤S2：取0.1g步骤S1得到的g
‑
C3N4加入到100mL蒸馏水中，超声30min使其分散均匀，在避光条件下，加入50μL、0.1735g/mL的硝酸银溶液，搅拌12h后逐滴加入100μL、0.2063g/mL的硝酸铁溶液，随后用NaOH溶液调节混合体系的pH值至12，继续搅拌4h，用蒸馏水和乙醇分别洗涤三次，再于60℃烘干得到AgFeO2/g
‑
C3N4异质结复合光催化剂；步骤S3：将0.2g步骤S2制备的AgFeO2/g
‑
C3N4异质结复合光催化剂加入到100mL蒸馏水中，磁力搅拌下用300W氙灯光照30min，离心，水洗3次，最终得到Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4复合光催化剂。
[0007]进一步限定，步骤S2中所述NaOH溶液的浓度为0.4mol/L。
[0008]本专利技术所述的Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4复合光催化剂，其特征在于是由上述方法制得的。
[0009]本专利技术所述的Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4复合光催化剂在光催化灭活水体中金黄色葡萄球菌的应用。
[0010]本专利技术与现有技术相比具有以下优点和有益效果：1、本专利技术得到的g
‑
C3N4为三维超薄多孔结构，比表面积大。
[0011]2、本专利技术得到的AgFeO2分散性好，均匀沉积在g
‑
C3N4表面。
[0012]3、本专利技术中AgFeO2和g
‑
C3N4接触面积大，光生载流子分离效果好。
[0013]4、本专利技术中Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4异质结光催化剂在实际水体中有良好的光催化灭菌性能，循环效果良好，在水体净化中有巨大的应用潜力。
附图说明
[0014]图1为g
‑
C3N4、AgFeO2和Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4的XRD图（a）和XPS图（b~f）。
[0015]图2为g
‑
C3N4（a）、AgFeO2（b）、Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4（d）的TEM图；AgFeO2（c）和g
‑
C3N4（e）的HRTEM图；Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4的面扫图谱（f~k）。
[0016]图3为g
‑
C3N4、AgFeO2、Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4的UV
–
vis曲线。
[0017]图4为g
‑
C3N4、AgFeO2、Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4的N2吸附
‑
脱附曲线。
[0018]图5为黑暗条件下样品（100μg/mL）对S. aureus（1.6
×
107cfu/mL）的灭活效果图。
[0019]图6为光照条件下样品（100μg/mL）对S. aureus（1.6
×
107cfu/mL）的灭活效果图。
[0020]图7为经Ag/AgFeO2/g
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Ag/AgFeO2/g
‑
C3N4复合光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：将4.28g尿素加入至50mL水中，搅拌，再加入3g三聚氰胺，搅拌30min后转移至100mL反应釜中，于180℃保持24h，快速冷却至室温，离心，水洗3次，再于60℃烘干得到三维超薄多孔g
‑
C3N4；步骤S2：取0.1g步骤S1得到的g
‑
C3N4加入到100mL蒸馏水中，超声30min使其分散均匀，在避光条件下，加入50μL、0.1735g/mL的硝酸银溶液，搅拌12h后逐滴加入100μL、0.2063g/mL的硝酸铁溶液，随后用NaOH溶液调节混合体系的pH值至12，继续搅拌4h，用蒸馏水和乙醇分别洗涤三次，再于60℃烘干得到AgFeO2/g
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜锦阁，马双龙，张丰泉，武大中，张念，李娟，
申请(专利权)人：新乡医学院，
类型：发明
国别省市：