三者復(fù)合光催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種Ag-rGO-BiVO4三者復(fù)合光催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體光催化污水凈化技術(shù)是充分利用了半導(dǎo)體材料特殊的價(jià)帶結(jié)構(gòu)而發(fā)展的一種新型污水處理技術(shù)。半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶和價(jià)帶之間有一個(gè)禁帶，當(dāng)照射光子的能量大于禁帶寬度的能量時(shí)，半導(dǎo)體粉體價(jià)帶上的電子吸收光子，躍迀至導(dǎo)帶(e—)，在價(jià)帶上留下空穴(h+)，形成電子一空穴對(duì)，電子具有還原性，空穴具有氧化性。導(dǎo)帶上的氧化一還原電位越負(fù)，半導(dǎo)體的還原能力越強(qiáng);價(jià)帶上的氧化一還原電位越正，半導(dǎo)體的氧化能力越強(qiáng)。在常見的半導(dǎo)體中，SnO2的氧化能力最強(qiáng)，SiC的還原能力最強(qiáng)，T12和ZnO的氧化還原綜合能力最強(qiáng)，但ZnO不穩(wěn)定，易發(fā)生光化學(xué)腐蝕，而T12只能吸收紫外光，這就使Zn0、Ti02的應(yīng)用受到了限制。最近研究發(fā)現(xiàn)單斜晶型的BiVO4具有可見光催化分解水和降解有機(jī)污染物的能力，其帶隙約為2.4eV，當(dāng)BiVO4光催化粒子受到大于2.4eV能量的光子光照后發(fā)生光催化反應(yīng)，.0Γ能和多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)，將其氧化分解成COdPH2O,而.0H的氧化能力更強(qiáng)，能氧化大多數(shù)有機(jī)污染物，同時(shí)BiVO4粒子表面高活性的e—具有很強(qiáng)的還原能力，可將重金屬離子、一些有毒難降解有機(jī)污染物還原，從而降低其毒性。
[0003]如公開號(hào)為CN103464137B的專利文獻(xiàn)，公開了一種多形貌Ho/BiV04復(fù)合光催化劑的制備方法，該方法分別將五水硝酸鉍和偏釩酸銨溶于水中得鉍鹽溶液和釩鹽溶液，按Bi與V的摩爾比為1:1將f凡鹽溶液與祕(mì)鹽溶液混合，調(diào)節(jié)混合液pH至8，再加入六水硝酸鈥，Ho與Bi的摩爾比為(2.04?13.64):100，用微波水熱法以3001的功率在180°(:保溫401^11制備出Ho/BiV04。該方法合成的多形貌Ho/BiV04復(fù)合光催化劑具有較高的光催化活性，能夠應(yīng)用于降解環(huán)境污染物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種Ag-rG0-BiV04三者復(fù)合光催化劑的制備方法，該方法制得的Ag-rG0-BiV04三者復(fù)合光催化劑相較于現(xiàn)有BiVO4光催化劑，光催化性能更好，而且制備工藝簡單。
[0005]本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:一種Ag-rG0-BiV04三者復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)將Bi(NO3)3.5H20溶于硝酸溶液中，攪拌均勻得到溶液A;將NH4VO3溶于氫氧化鈉溶液中，攪拌均勻得到溶液B，所述Bi(NO3)3.5H20與NH4VO3的摩爾比為1:1;
[0007](2)將氧化石墨烯加水超聲分散得到溶液C;將AgNO3溶于乙二醇得到溶液D;
[0008](3)將溶液A和溶液B混和均勻，調(diào)節(jié)pH至7.0后，同時(shí)加入溶液C和溶液D，混勻后，將混合液進(jìn)行超聲；
[0009 ] (4)將超聲后的混合液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)；
[0010](5)將反應(yīng)后的混合液冷卻至室溫，收集生成的沉淀，沉淀洗凈、干燥后即得Ag-rG0-BiV04三者復(fù)合光催化劑。
[0011 ]本發(fā)明利用石墨稀和納米Ag負(fù)載對(duì)BiV04進(jìn)行改性，BiV04上面的電子通過負(fù)載的納米Ag顆粒傳遞給氧化石墨稀，使BiV04的吸收邊紅移，一方面使材料的空穴-電子復(fù)合率降低，從而提高BiVO4的量子效率；另一方面納米Ag的加入可以產(chǎn)生表面等離子共振效應(yīng)，從而使得到的催化劑吸收更多的可見光。本發(fā)明制得的光催化劑中，還原氧化石墨烯呈分散的透明薄膜狀，Ag -B i V04微球形的平均粒徑在5?8μπι之間，納米Ag的負(fù)載量為0.1?
0.2g/gBiV04，石墨烯的負(fù)載量為0.0005?0.00125g/gBiV04。
[0012]作為優(yōu)選，所述步驟(I)硝酸溶液濃度為I?5mo 1/L，氫氧化鈉溶液濃度為I?5mol/L。
[0013]作為優(yōu)選，所述步驟(2)氧化石墨烯的質(zhì)量為Bi(NO3)3.5H20質(zhì)量的0.5%?2%，由于氧化石墨烯難以分散，使用時(shí)，先加入適量的水用超聲波進(jìn)行分散后，再加入反應(yīng)。
[0014]作為優(yōu)選，所述步驟(2)AgN03的質(zhì)量為Bi(NO3)3.5H20質(zhì)量的13%?35% ,AgNO3在使用前先用適量的乙二醇溶解。
[0015]作為優(yōu)選，所述步驟(4)水熱反應(yīng)條件為190?210°C，反應(yīng)時(shí)間為16?20h。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在BiV04表面負(fù)載還原氧化石墨稀和納米Ag，BiV04上面的電子通過負(fù)載的納米Ag顆粒傳遞給還原氧化石墨烯，使BiVO4的吸收邊紅移，實(shí)現(xiàn)可見光照射下電子、空穴分離，提高量子利用效率，增加光催化活性；同時(shí)納米Ag的加入可以產(chǎn)生表面等離子共振效應(yīng)，從而使得到的催化劑吸收更多的可見光，進(jìn)一步增強(qiáng)光催化活性；本發(fā)明制得的催化劑為微球形，有利于電子的傳遞。
【附圖說明】
[0017]圖1為實(shí)施例1制備的樣品的XRD圖；
[0018]圖2為實(shí)施例1制備的樣品在ΙΟμπι下放大2000倍的SEM圖；
[0019]圖3為實(shí)施例1制備的樣品在10nm下放大4萬倍的SEM圖；
[0020]圖4為實(shí)施例1制備的樣品的XPS圖；
[0021]圖5為實(shí)施例1制備的樣品中負(fù)載Ag的XPS圖；
[0022]圖6為實(shí)施例1和實(shí)施例2制備的樣品及其他光催化劑降解羅丹明啲曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
[0024]本發(fā)明所采用的原料和設(shè)備若非特指，均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的，實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0025]實(shí)施例1
[0026]—種Ag-rGO-Bi V04三者復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0027](I)將1mmol的Bi(NO3)3.5H20(4.851g)溶于50mL濃度為2mol/L的硝酸溶液中，攪拌30min得到溶液A;將1mmol的NH4V03(1.170g)溶于50mL濃度為2mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌30min得到溶液B;
[0028](2)稱取質(zhì)量為Bi(NO3)3.5H20質(zhì)量1%的氧化石墨烯(48.51mg)，加15mL水進(jìn)行超聲分散lh，得到溶液C;稱取質(zhì)量為Bi(NO3)3.5H20質(zhì)量13%的AgN03(0.63g)溶于1mL乙二醇得到溶液D;
[0029](3)將溶液A和溶液B混和均勻，用緩沖液調(diào)節(jié)pH至7.0后，同時(shí)加入溶液C和溶液D，將混合液進(jìn)行超聲Ih;
[0030](4)將超聲后的混合液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，在200°C下反應(yīng)18h;
[0031](5)將反應(yīng)后的混合液冷卻至室溫，收集生成的沉淀，沉淀分別用蒸餾水、乙醇洗滌，冷凍干燥后即得Ag-rGO-Bi V04三者復(fù)合光催化劑。
[0032]本實(shí)施例制得的Ag-rG0-BiV04三者復(fù)合光催化劑，納米Ag的負(fù)載量為0.1248g/gBiV04，還原氧化石墨稀的負(fù)載量為0.001g/gBiV04。
[0033]實(shí)施例2
[0034]一種Ag-rGO-Bi V04三者復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0035](I)將1mmol的Bi(NO3)3.5H20(4.851g)溶于50mL濃度為4mol/L的硝酸溶液中，攪拌30min得到溶液A;將1mmol的NH4V03(1.170g)溶于80mL濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌30min得到溶液B;
[0036](2)稱取質(zhì)量為Bi(NO3)3.5H20質(zhì)量0.5%的氧化石墨烯(24.255mg)，加1mL水進(jìn)行超聲分散lh，得到溶液C;稱取質(zhì)量為Bi(NO3)3.5H20質(zhì)量20%的AgN03(0.97g)溶于15mL乙二醇得到溶液D;
[0037](3)將溶液A和溶液B混和均勻，用緩沖液調(diào)節(jié)pH至7.0后，同時(shí)加入溶液C和溶液D，將混合液進(jìn)行超聲Ih;