Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光催化技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地說，設(shè)及Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催 化劑的制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來，氮氧化物（NOx)、硫化物、揮發(fā)性有機化合物（VOCs)等空氣污染物導(dǎo)致 室內(nèi)空氣質(zhì)量較差，嚴重影響人的健康。由于人的一生在室內(nèi)度過的時間大約有80%或W 上，因此從某種意義上而言，室內(nèi)空氣污染已經(jīng)成為危害人體健康的主要隱形殺手。與此同 時，隨著社會和文明的進步，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高，因此，室內(nèi)空氣的處理也 就越來越受人們的關(guān)注。
[0003] 目前，由于光催化技術(shù)能夠深度氧化NOx、硫化物、VOCs等空氣污染物并且極少產(chǎn) 生二次污染，因此，光催化技術(shù)在處理生活環(huán)境方面展現(xiàn)出了其獨特的優(yōu)越性，并表現(xiàn)出了 廣闊的應(yīng)用前景。
[0004] 但是，目前多數(shù)的光催化劑由于光響應(yīng)范圍窄，太陽能（可見光）利用率低，光生 電子和空穴復(fù)合嚴重等問題的存在而阻礙光催化技術(shù)的應(yīng)用。因此，尋求一種光能利用率 高，光催化性能穩(wěn)定的光催化劑乃當(dāng)務(wù)之急。氨氧化銅化a(0H)3)具有良好的化學(xué)惰性、光 熱穩(wěn)定性W及很強的紫外光活性等性能。然而，La(0H)3的可見光吸收很低，因而限制了其 在光催化技術(shù)方面的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法及應(yīng) 用，W解決【背景技術(shù)】所述的光催化劑的光生電子和空穴復(fù)合嚴重的問題。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供了Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法，該制備方法包括：
[000引 SOI:將硝酸銀、氯化鋼和棒狀氨氧化銅分別溶解于水中，并分別超聲30min，形成 硝酸銀溶液、氯化鋼溶液和氨氧化銅溶液；
[0009] S02 :將硝酸銀溶液滴入氨氧化銅溶液中，磁力攬拌均勻，形成混合溶液A;
[0010] S03 :將氯化鋼溶液逐滴加入上述混合溶液A中，繼續(xù)磁力攬拌15min-120min，并 反應(yīng)形成混合溶液B;
[0011] S04 :反應(yīng)結(jié)束后，將上述混合溶液B靜置15min-60min，并產(chǎn)生分層；
[0012] S05 :將分層后的混合溶液B中的上清溶液倒掉，留取下層渾濁溶液；
[0013] S06 :將上述渾濁溶液離屯、分離、過濾、水洗及有機溶劑洗涂，得到固體物質(zhì)；
[0014] S07 :將固體物質(zhì)干燥，得到Ag/AgCl/La。
[0015] 優(yōu)選地，所述Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的形狀為硝酸銀和氯化鋼反應(yīng) 生成的氯化銀負載在棒狀氨氧化銅的表面上。
[0016] 優(yōu)選地，所述氯化銀與棒狀氨氧化銅的質(zhì)量比為20% -100%。
[0017] 優(yōu)選地，所述氯化銀與棒狀氨氧化銅的質(zhì)量比為50%。
[001引優(yōu)選地，所述氯化銀的粒徑為0.5μπι-1μπι;所述棒狀氨氧化銅的直徑為 5nm-30nm，且所述棒狀氨氧化銅的長度為30nm-2000nm。
[0019] 優(yōu)選地，所述棒狀氨氧化銅的直徑為8nm-10nm，且所述棒狀氨氧化銅的長度為 1500nm-2000nm。
[0020] 優(yōu)選地，所述有機溶劑為乙醇。
[0021] 優(yōu)選地，步驟S07中所述將固體物質(zhì)干燥為在溫度為50°C-100°C的溫度下干燥固 體物質(zhì)。
[0022] 優(yōu)選地，步驟S07中所述將固體物質(zhì)干燥為在溫度為60°C的溫度下干燥固體物 質(zhì)。
[0023] 本發(fā)明還提供了Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的應(yīng)用，由Ag/AgCl/La半導(dǎo) 體異質(zhì)結(jié)光催化劑制備方法制備而成的Ag/AgCl/La作為光催化劑能夠能用于空氣的凈 化、廢水處理、太陽能轉(zhuǎn)化制氨、殺菌或制藥。
[0024] 本發(fā)明提供的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法由硝酸銀（AgN〇3) 和氯化鋼（化Cl)作為前聚體和棒狀La(OH)3通過浸潰法進行反應(yīng)，得到氯化銀（AgCl)和 La(0H)3不同質(zhì)量比的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑，且制備的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異 質(zhì)結(jié)光催化劑具有較高的結(jié)晶度。該方法通過將Ag/AgCl和La(0H)3復(fù)合，構(gòu)建成了半導(dǎo)體 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，而Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑中的貴金屬Ag能夠吸收可見光并產(chǎn)生 光電子和空穴，同時一維結(jié)構(gòu)的棒狀A(yù)g/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑相對于顆粒形態(tài) 的光催化劑具有較大的比表面積，能夠為光生電子提供直線傳輸通路，因而Ag/AgCl/La在 光催化過程中有利于光生電子和空穴的分離和傳輸，進而抑制電子和空穴的復(fù)合，從而提 高其光催化性能。一維結(jié)構(gòu)的棒狀A(yù)g/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑上的微結(jié)構(gòu)在堆疊 后能夠形成孔狀結(jié)構(gòu)，所形成的孔狀結(jié)構(gòu)能夠促進反應(yīng)物和產(chǎn)物之間的擴散傳遞，從而進 一步提高光催化性能。
[0025] 本發(fā)明還提供了Ag/AgCl/La作為光催化劑的應(yīng)用，該Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 光催化劑由于光催化活性高，穩(wěn)定性好，因而能夠應(yīng)用于空氣的凈化、廢水的處理、太陽能 轉(zhuǎn)化制氨、殺菌或制藥等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[00%] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動 的前提下，還可W根據(jù)運些附圖獲得其它的附圖。
[0027] 圖1是本發(fā)明實施例提供的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法流程 圖；
[0028] 圖2是本發(fā)明實施例1制備的純相La(0H)3的TEM圖燈EM為transmission electronmicroscope的縮寫，即透射電子顯微鏡）；
[0029]圖3是本發(fā)明實施例2制備的純相La(0H)3的TEM圖；
[0030]圖4是本發(fā)明實施例3制備的純相La(0H)3的TEM圖； 陽03U 圖5是本發(fā)明實施例1、2、3在不同水熱溫度下制備的純相La(0H)3紫外光條件下 對NO去除的去除效率對比圖； 陽03引圖6是本發(fā)明本發(fā)明實施例4制備的質(zhì)量比為20%的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 光催化劑的X畑圖狂畑為X-raydifTraction的縮寫，即X射線衍射）； 陽03引圖7是本發(fā)明本發(fā)明實施例5制備的質(zhì)量比為50%的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 光催化劑的XRD圖；
[0034] 圖8是本發(fā)明本發(fā)明實施例6制備的質(zhì)量比為100%的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 光催化劑的XRD圖；
[0035] 圖9是本發(fā)明本發(fā)明實施例5制備的質(zhì)量比為50%的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 光催化劑的TEM圖；
[0036] 圖10是本發(fā)明本發(fā)明實施例4、5、6制備的S種不同質(zhì)量比（20%、50%、100% ) 的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑與實施例2制備的純相La(0H)3的UV-VisDRS圖 (UV-VisDRS為UV-Visiblediffuse-reflectionspectra,即紫外可見漫反射）；
[0037] 圖11是本發(fā)明本發(fā)明實施例4、5、6制備的Ξ種不同質(zhì)量比（20%、50%、100% ) 的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑與實施例2制備的純相La(0H)3在可見光條件下對 NO去除的去除效率對比圖；
[0038] 圖12是本發(fā)明本發(fā)明實施例5制備的質(zhì)量比為50%的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 光催化劑在可見光條件下對NO去除的徑基自由基檢測圖；
[0039] 圖13是本發(fā)明本發(fā)明實施例5制備的質(zhì)量比為50%的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 光催化劑在可見光條件下對NO去除的超氧自由基檢測圖； W40] 圖14是本發(fā)明本發(fā)明實施例5制備的質(zhì)量比為50%的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 光催化劑在可見光條件下去除NO穩(wěn)定性的測試圖。
【具體實施方式】
[0041] 本發(fā)明實施例提供了一種Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法及應(yīng) 用，W解決【背景技術(shù)】所述的光催化劑的光生電子和空穴復(fù)合嚴重的問題。
[0042] 請參考圖1，本發(fā)明提供了Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法包括W 下步驟：
[0043] SOI:將硝酸銀、氯化鋼和棒狀氨氧化銅分別溶解于水中，并分別超聲30min，形成 硝酸銀溶液、氯化鋼溶液和氨氧化銅溶液；
[0044] S02 :將硝酸銀溶液滴入氨氧化銅溶液中，磁力攬拌均勻，形成混合溶液A;
[0045] S03 :將氯化鋼溶液逐滴加入上述混合溶液A中，繼續(xù)磁力攬拌15min-120min，并 反應(yīng)形成混合溶液B;
[0046] S04 :反應(yīng)結(jié)束后，將上述混合溶液B靜置15min-60min，并產(chǎn)生分層；
[0047] S05 :將分層后的混合溶液B中的上清溶液倒掉，留取下層渾濁溶液；
[0048] S06 :將上述渾濁溶液離屯、分離、過濾、水洗及有機溶劑洗涂，得到固體物質(zhì)；
[0049] S07 :將固體物質(zhì)干燥，得到Ag/AgCl/La。
[0050] 上述制備Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法為浸潰法。在浸潰法制備Ag/ AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的過程中，通過控制AgN〇3與化Cl反應(yīng)所生成的AgCl的 含量來控制Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑中AgCl和La(0H)3的質(zhì)量比例。同時在 浸潰法制備Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑時，浸潰反應(yīng)時間為30min-180min，優(yōu)選為 45min-150min，更優(yōu)選為60min-120min。其中，該浸潰反應(yīng)時間包括磁力攬拌時間和靜置時 間，即磁力攬拌時間為15min-120min，靜置時間為15min-60min;優(yōu)選地，磁力攬拌時間為 15min-100min，靜置時間為30min-50min;更優(yōu)選地，磁力攬拌時間為30min-60min，靜置時 間為30min-60min;最優(yōu)選地，磁力攬拌時間為30min，靜置時間為30min。
[0051] 靜置之后得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過離屯、分離、過濾、水洗及有機溶劑洗涂，得到固體 物質(zhì)。其中，本發(fā)明對離屯、分離、過濾、水洗及有機溶劑洗涂沒有限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人 員熟知的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明的實施例中，水洗時所用水選取去離子水，水洗次數(shù)為 1-5次；有機溶劑洗涂時所選溶劑優(yōu)選為乙醇溶液，有機溶劑洗涂的次數(shù)為1-5次。經(jīng)洗 涂后的固體物質(zhì)在干燥箱中烘干就可得到Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑。本發(fā)明不 對烘干的參數(shù)，如溫度、時間及方法等進行特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)方 案即可。在本發(fā)明中，固體物質(zhì)烘干時的溫度優(yōu)選為50°C-100°C，更優(yōu)選地，烘干溫度為 60°C-90°C，最優(yōu)選地，烘干溫度為60°C。
[0052] 通過對上述方法制備的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑進行邸D、TEM和 UV-VisDRS表征，可得知Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑具有W下特性： 陽05引 （1)對質(zhì)量比為20%、50%和100%的Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑進行 XRD分析（如圖6、7和8所示），證實在Ag/AgCl/La半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑中同時存在AgCl和La伽)3,且AgCl和La伽)3的晶型結(jié)構(gòu)完整、穩(wěn)定。
[0054] (2)對質(zhì)