一种碳布负载Co3O4/AgIO4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碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂及其制备方法和应用，涉及光催化技术领域。本发明专利技术通过控制复合光催化剂中Co3O4的形貌，使Co3O4和AgIO4紧密复合，防止AgIO4因光腐蚀而出现脱落，提高复合催化剂的稳定性，且所述复合光催化剂载体为碳布，回收方便，有效解决了粉末状光催化剂难以回收、易造成二次污染的问题。此外，碳布上负载的Co3O4和AgIO4能够复合形成异质结，提高光催化活性。提高光催化活性。提高光催化活性。

【技术实现步骤摘要】
一种碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光催化
，更具体地，涉及一种碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]以半导体光催化剂为基础的光催化技术具有具有操作简单、反应条件温和、反应速率快、效率高、无二次污染、能耗低等优点，在有机污染物净化中的应用受到了广泛关注。目前最具代表性的半导体光催化剂材料有TiO2、ZnO，但是它们的禁带宽度大，只能响应紫外光，极大限制了对太阳光的吸收利用。
[0003]近年来，一些Ag基光催化剂在可见光照射下降解有机污染物时表现出优异的光催化活性。现有技术公开了一种可见光催化剂，该催化剂的成分为高碘酸银(AgIO4)，具有光响应范围宽的优点，对可见光的利用率高。但是该催化剂的成分仅为高碘酸银，容易被光腐蚀分解，导致高碘酸银脱落，催化剂稳定性较差，且该催化剂为粉末状催化剂，难以回收利用。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了克服现有高碘酸银催化剂稳定性差，导致催化活性较低的缺陷和不足，提供一种碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂，通过控制Co3O4的形貌，使Co3O4和AgIO4紧密结合，防止AgIO4脱落，提高复合催化剂的稳定性，进而提升复合催化剂的光催化活性，且载体为碳布，回收方便。
[0005]本专利技术的另一目的是提供上述碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂的制备方法。
[0006]本专利技术的又一目的在于提供上述碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂在光催化
中的应用。
[0007]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂，所述复合催化剂载体为碳布，活性组分为Co3O4和AgIO4；
[0009]其中，所述Co3O4具有纳米片结构。
[0010]其中需要说明的是：
[0011]所述Co3O4具有纳米片状结构，具有大的比表面积，可以提供丰富的活性位点，而Co3O4与AgIO4之间通过化学键结合在一起，丰富的活性位点能够提升两者的结合密度，使得AgIO4通过化学键紧密生长在Co3O4纳米片上，实现和Co3O4的紧密复合，有效防止AgIO4脱落，从而提高AgIO4催化剂和Co3O4之间结合的稳定性，进而提升光催化活性。
[0012]碳布上负载的Co3O4和AgIO4还能够复合形成异质结，异质结的内建电场可以有效降低光生电子
‑
空穴对的复合效率，进一步提高光催化活性。
[0013]本专利技术所述复合光催化剂的载体为导电性好、比表面积大、强度高、热稳定性好、耐腐蚀性好、易于回收的碳布，有效解决了现有粉末状光催化剂难以回收的问题，且不会造
成二次污染，还能在一定程度上提升复合催化剂的催化性能。
[0014]具体地，所述碳布为碳纤维布，可以通过常规购买获得。
[0015]具体地，所述Co3O4的负载量为活性组分总质量的20～35％，例如可以是23.6％、27.6％、31.3％、27.1％、31.6％，更具体为23～32％。
[0016]Co3O4负载量过低时，不利于其在碳布纤维上的完全生长，减少了AgIO4沉积的活性位点；Co3O4负载量过高，纳米片之间过度密集会导致应力增大，碳布上生长的Co3O4纳米片容易发生断裂，甚至从碳布纤维表面脱落下来，不利于复合催化剂稳定性的提升。
[0017]优选地，所述Co3O4的负载量为30～32％，例如可以是31.3％、31.6％，更优选为31.3％。
[0018]具体地，所述AgIO4的负载量为活性组分总质量的65～80％，例如可以是68.4％、68.7％、72.4％、72.9％、76.4％，更具体为68～77％。
[0019]AgIO4是参与光催化反应的主要活性物质。AgIO4含量较低，得到的复合催化剂光催化活性也相应较低；当AgIO4含量较高时，AgIO4颗粒之间会形成密集堆积，导致复合催化剂的比表面积下降，活性位点减少，光催化性能下降。
[0020]优选地，所述AgIO4的负载量为68～70％，例如可以是68.4％、68.7％，更优选为68.7％。
[0021]具体地，所述Co3O4纳米片在碳布上的生长厚度为4～6μm，例如可以是4.67μm、4.45μm、4.56μm、5.25μm、5.88μm，更具体为4.45～5.88μm。
[0022]Co3O4纳米片在碳布上的生长厚度是指沉积的多层纳米片厚度，而不是单片纳米片的厚度。Co3O4纳米片的生长厚度过薄，不利于AgIO4的沉积以及与AgIO4的紧密结合，会在一定程度上降低复合催化剂的稳定性以及光催化活性；而厚度过厚时不利于Co3O4纳米片在碳布上的稳定生长，同样会降低光催化活性。
[0023]优选地，所述Co3O4纳米片在碳布上的生长厚度为4.5～5.9μm，具体为4.6～5.88μm，再优选为4.67μm。
[0024]具体地，所述Co3O4与AgIO4的质量比为1:(2～3.5)，优选为1:(2～3)，更优选为1:(2～2.5)，再优选为1:2.19。
[0025]通过控制Co3O4与AgIO4的质量比，可以更好地控制两者的相对负载量，使Co3O4与AgIO4结合得更紧密，同时更好地促进两者形成异质结，提升复合催化剂的光催化活性。
[0026]本专利技术具体保护一种上述碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0027]S1.将碳布作为工作电极，钴盐水溶液作为电解液，组装成三电极体系进行恒电位沉积，沉积30～70min后取出干燥；
[0028]S2.将步骤S1中干燥后的碳布在350～450℃下煅烧，得到碳布负载Co3O4材料；
[0029]S3.将步骤S2得到的碳布负载Co3O4材料浸泡于银盐水溶液中，使碳布充分吸收银离子，再将碳布取出浸泡于高碘酸盐水溶液中，充分浸泡后再放回银盐水溶液中，交替浸泡使银盐和高碘酸盐充分反应，后处理得到碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂；
[0030]其中，所述浸泡在避光条件下进行。
[0031]所述步骤S1中，使用电化学沉积的方法制备材料，沉积的时间越长，Co3O4纳米片就会越多越密集，同时，纳米片的厚度也相应增加。此外，沉积时间过短还会导致钴盐负载不
足，导致最终碳布上的Co3O4负载量过低。
[0032]步骤S2中的煅烧温度会影响的Co3O4形成，只有控制在相应温度范围内，才能成功得到碳布负载Co3O4材料。
[0033]步骤S3中将碳布交替浸泡于银盐水溶液、高碘酸盐水溶液中，使银盐和高碘酸盐充分反应，在负载了Co3O4的碳布上复合形成AgIO4。
[0034]具体地，所述步骤S1中的沉积电压为
‑
1.1V～
‑
0.9V。
[0035]沉积电压的控制能够进一步促进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂，其特征在于，所述复合催化剂的载体为碳布，活性组分为Co3O4和AgIO4；其中，所述Co3O4具有纳米片结构。2.如权利要求1所述碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂，其特征在于，所述Co3O4的负载量为活性组分总质量的20～35％。3.如权利要求2所述碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂，其特征在于，所述Co3O4的负载量为30～32％。4.如权利要求1所述碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂，其特征在于，所述AgIO4的负载量为活性组分总质量的65～80％。5.如权利要求4所述碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂，其特征在于，所述AgIO4的负载量为68～70％。6.如权利要求1所述碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂，其特征在于，所述Co3O4纳米片在碳布上的生长厚度为4～6μm。7.如权利要求6所述碳布负载Co3O4/AgIO4复合光催化剂，其特征在于，所述Co3O4纳米片在碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：简思源，王文广，李恒超，易媛，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：