[发明专利]Ag/ZnO-AC光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂及其制备方法，特别是一种Ag/ZnO-AC光催化剂及其制备方法。

背景技术

用半导体光催化降解废水中的有机污染物已成为当前人们研究的热点。有研究表明，半导体催化剂在紫外灯照射下能够降解许多有机污染物，比如洗涤剂，染料，农药，易挥发的有机化合物等。到目前为止，TiO₂被认为是最好的半导体光催化剂之一。但是有研究表明ZnO在降解一些污染物方面表现出了特殊的价值，比如漂白纸浆厂的污水，苯酚和2-苯基苯酚等。而且，还有研究证明ZnO有着与TiO₂相同的光降解机理。

但是，由于不能有效的利用紫外光或可见光，吸附能力较低，电子-空穴复合等因素导致了半导体催化剂的应用受到了限制。近年来，已有报道把半导体催化剂与碳材料，如CNT¹²，C₆₀¹³，活性炭¹⁴结合来较少这些限制并提高光催化剂的催化活性。但是，由于CNT和C₆₀价格比较贵并且处理过程复杂，二者都没有得到广泛的应用。活性炭具有较大的比表面积和介孔结构，能够吸附大量的染料分子。并且，活性炭易制备且价格低廉，这些都使得其在光催化方面有着潜在的应用。另外把贵金属沉积在ZnO表面也是提高ZnO光催化活性的一个重要的方法，比如Pt²¹，Pd²²，Ag²³等。这些贵金属在复合物中起到电子接受和转移的作用，捕获光生载流子，从而提高电子转移过程和光催化活性。银对提高半导体光催化剂的光催化活性有一定的帮助。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种Ag/ZnO-AC光催化剂。

本发明的目的之二在于提供该光催化剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种Ag/ZnO-AC光催化剂，其特征在于该光催化剂是以活性碳为骨架，负载有Ag/ZnO纳米颗粒而形成的复合型光催化剂；其中活性碳与Ag/ZnO纳米颗粒的质量比为：1:100～10:100  ；所述的Ag/ZnO纳米颗粒中Ag与ZnO的质量比为：0.6 :1～ 0.75:1  。

上述的活性碳有：颗粒型活性碳或粉末型活性碳。

上述的Ag/ZnO纳米颗粒的粒径为：20nm～30nm 。

一种制备上述的Ag/ZnO-AC光催化剂的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a.纳米ZnO的制备：将可溶性锌盐与(NH₃)₂CO₃按1:1～1:2溶于去离子水中，反应1h～2h，过滤洗涤，干燥；在300℃-900℃下煅烧2h～2.5h；

b.纳米Ag/ZnO的制备：将浓度为  0.1mol/L～  0.01mol/L可溶性银盐溶液加热至沸腾，加入浓度为   1wt％～2 wt％ 的柠檬酸三钠溶液，其中可溶性银盐与柠檬酸三钠的摩尔比为   0.25:1  ～0.3:1；继续沸腾15～20min，自然冷却，得Ag溶胶；

c.在步骤b所得的Ag溶胶中加入步骤b所得ZnO，升温至50℃～55℃，加入NaCl作为破乳剂，搅拌2～3h，过滤，洗涤，干燥，得到Ag/ZnO纳米颗粒；其中Ag、ZnO和NaCl的质量比为：0.75:1:5～0.6:1:5；

d.Ag/ZnO-AC的制备：将活性炭溶于水和无水乙醇组成的混合溶液中，超声分散1h，然后加入步骤c所得的Ag/ZnO纳米颗粒，搅拌吸附2h，过滤洗涤，干燥，得Ag/ZnO-AC光催化剂；其中活性炭与Ag/ZnO纳米颗粒的质量比为：1:100～10:100。

一方面是因为在复合物中，由于活性炭的表面积比较大吸附能力很强，使得吸附在催化剂上的染料增多。另一方面，Ag作为电子接受者，能有效的分离电子-空穴抑制其复合从而促进了染料的降解。因此本发明的Ag/ZnO-AC复合光催化剂与纯的ZnO，Ag/ZnO和ZnO-AC相比，其光催化活性有很大提高。

附图说明

图1 (a)活性炭,(b) Ag/ZnO,(c,d) Ag/ZnO-AC的扫描电子显微镜图；

图2  ZnO (a), Ag/ZnO(b), ZnO-AC(c), and Ag/ZnO-AC(d)的X射线衍射图；