[发明专利]一种Ag2S/Ag3PO4复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学化工及环保工程技术领域，具体涉及一种Ag₂S/Ag₃PO₄复合光催化剂的制备方法，该复合光催化剂用于降解有机污染物具有高于纯磷酸银的光催化活性。

背景技术

半导体光催化技术可在室温下直接利用太阳光将有机污染物氧化降解，或将水分解制氢。因此，通过光催化方法，充分利用太阳光来降解有机污染物、分解水制氢，是解决目前环境污染和能源短缺问题的一条有利途径。光催化剂的合理设计是决定光催化性能的核心因素，一般需要考虑两个方面的问题：（1）量子效率。光催化过程中的光生电子－空穴容易复合，这将导致光催化剂的量子效率显著降低，从而使其光催化活性显著降低。（2）光吸收区间。紫外光只占太阳光总能量的4%左右，而可见光则占太阳光总能量的46%左右。因此，利用太阳能的关键在于利用太阳光中的可见光。从而，高效的可见光催化剂在当今环境保护和能源利用领域具有重要的应用前景。

2010年文献首次报道，Ag₃PO₄半导体作为一种新型的具有高量子效率的可见光催化剂，其降解有机污染物的活性远高于BiVO₄、AgBr、AgI和N掺杂TiO₂等常见的可见光催化剂。因此，Ag₃PO₄光催化剂引起了人们极大的研究兴趣。然而，将Ag₃PO₄的可见光催化活性进一步提高以获得更高性能的光催化剂具有较大的挑战性。前人研究结果表明，选择能带结构匹配的两种半导体，将光催化剂设计成复合半导体的形式，可使光催化过程中的光生电子和空穴分别流向不同的半导体，从而使光生电子－空穴在空间上得以有效分离，籍此提高光催化活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过对Ag₃PO₄进行掺杂，制备比纯Ag₃PO₄光催化活性更高的Ag₂S/Ag₃PO₄新型复合可见光催化剂的方法。

本发明方法包括如下顺序的步骤：

（1）Ag₃PO₄光催化剂的制备：在室温下，将AgNO₃水溶液、氨水、NaH₂PO₄水溶液一起搅拌，将得到的产物洗涤、干燥后，即得Ag₃PO₄光催化剂；

（2）Ag₂S/Ag₃PO₄复合光催化剂的制备：在室温下，按照一定的S/P摩尔比，将步骤（1）所得Ag₃PO₄置于Na₂S水溶液中搅拌，将得到的产物洗涤、干燥后，再在一定的温度下焙烧，所得产物即为Ag₂S/Ag₃PO₄复合光催化剂。

更具体地说，步骤（2）中，所述初始原料中的S/P摩尔比的范围为0.05－0.40，焙烧温度的范围为250－350 ℃。

本发明通过离子交换的方法在Ag₃PO₄表面掺杂Ag₂S，再进行焙烧，得到一系列新型的Ag₂S/Ag₃PO₄复合可见光催化剂，在将其应用于罗丹明B的光催化降解研究中发现，通过对初始原料的S/P摩尔比及焙烧温度的简单调控，可使复合光催化剂获得比纯Ag₃PO₄明显要高的光催化活性。本发明提供的这种用于提高Ag₃PO₄光催化活性的方法具有简单方便、易于操作的特点。本发明所得的这种Ag₂S/Ag₃PO₄可见光催化剂至今未见专利和文献报道，这种新型的可见光催化剂在有机污染物氧化降解、水分解制氢等领域有着潜在的应用前景。

附图说明

图1为Ag₂S/Ag₃PO₄、Ag₃PO₄光催化剂的XRD图。