[发明专利]一种负载银的溴酸银可见光光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种负载银的溴酸银可见光光催化剂及其制备方法，负载银的溴酸银光催化剂为粒子尺寸直径为200~1500nm的类球形颗粒，表面原位负载尺寸在10~100nm的银颗粒。将溴酸钠或溴酸钾和硝酸银分别溶解在水中，然后在搅拌的情况下将其中的一种溶液加入另一溶液中，生成溴酸银的悬浊液；再向得到的悬浊液中滴加水合肼、硼氢化钠等具有还原性物质的水溶液，或采用光致还原的方法，在溴酸银颗粒表面原位生成金属银纳米颗粒，最后将沉淀过滤、洗涤、干燥后即得到负载银的溴酸银光催化剂。本发明材料具有很高的光催化性能，原位还原生成的单质银和溴酸银的结合牢固，制备方法简单，成本低，反应条件温和，产率高，设备要求低，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种新型的负载银的溴酸银可见光光催化剂及其制备方法，属于光催化材料技术领域。

背景技术

近年来，随着生活水平的提高，人们都意识到环境保护的重要性，污水中有机污染物和致病微生物等的净化处理，已经成为人们所关心的问题。借助光催化作用进行有害有毒污染物的光催化降解越来越受到人们的青睐。二氧化钛(TiO₂)具有光化学性质稳定、催化效率高、无毒无害、价格便宜、无二次污染等优点，备受国内外科研人员关注。然而，TiO₂的宽带隙和低量子效率是制约其实际应用的两大瓶颈，为了充分利用能量集中在可见光及红外光区域的太阳能，发展高效的可见光光催化剂越来越受到重视。

材料的结构与其性能的关系密切。无机材料的物理、化学性能强烈依赖与材料的微观结构。对于光催化材料来说，小的颗粒拥有较大的表面积，因此为光催化反应提供了较多的反应点，光引发的电荷迁移到较小的颗粒表面所用的时间也较短。然而，这些小颗粒需要通过离心分离技术从处理过的水中将其分离后才能再次使用；同时颗粒太小也会造成更多的内部晶体缺陷，导致光致电子和空穴的复合。相比之下，大颗粒具有更少的晶体缺陷和颗粒的界面，它们可以很容易利用重力沉降法从处理后的水中分离出来。然而，大颗粒的材料有较小的表面积，降低了反应活性点的数目，同样不利于光催化反应。因此，提高光催化剂的量子效率和光催化活性成为光催化研究的核心内容。

近年来，银/卤化银(AgX, X=Cl, Br, I)体系由于纳米银的表面等离子体效应而具有强烈的可见光吸收，因此该体系显示出良好的光催化性能。但是，众所周知，AgCl为白色粉末，AgBr为浅黄色粉末，AgI为黄色粉末，他们对可见光的吸收能力还不是很强；更重要的是，这些AgX都易被光腐蚀而分解，不稳定。因此设计合成稳定的、负载银的卤酸银光催化剂，对科学研究和实际应用都是必要的。

发明内容

本发明针对传统光催化剂对可见光吸收性差和载流子复合率高的问题，以及银/卤化银(AgX, X=Cl, Br, I)体系易光腐蚀、不稳定的问题，提供了一种负载银的溴酸银可见光光催化剂，同时提供了一种简单易行的制备该材料的方法，该方法成本低廉，易于规模化生产。

负载银的溴酸银可见光光催化剂，其特征是，其摩尔比组成为：银2~5%，溴酸银95~98%。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：第一步，制备溴酸银颗粒。将溴酸钠或溴酸钾和硝酸银分别溶解在水中，然后在室温~80^oC下将两种溶液混合并搅拌，得到溴酸银的悬浮液；第二步，制备负载银的溴酸银光催化剂。向溴酸银的悬浮液中滴加水合肼、硼氢化钠、硼氢化钾、葡萄糖、抗坏血酸中的一种或几种的水溶液，同时搅拌，将表面的Ag⁺原位还原成银纳米颗粒；也可以将溴酸银悬浮液在 300W 氙灯光照下照射 5~30 分钟，部分溴酸银被原位还原生成单质银；第三步，将所得产物用去离子水冲洗、烘干，即得到负载银的溴酸银可见光光催化剂。