[发明专利]一种铬酸银-氧化石墨烯复合光催化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料合成技术领域，具体涉及一种铬酸银-氧化石墨烯复合光催化材料及其制备方法。

背景技术

因人们生产和生活而排放的大量有机污染物是导致水体污染的重要原因。为了解决日益严重的水体污染问题，人们不断创新和发展各种废水处理方法和技术以消除水体中的有机污染物。虽然传统的废水处理方法，如物理法、化学法和生物法等，已被广泛用于处理各种各样的废水，然而，对于那些含有高毒性和低浓度有机污染物的废水而言，这些传统和常用的废水处理方法已很难满足深度处理的要求。因此，人们迫切需要发展清除水体中有机污染物的新方法。半导体光催化技术是一种全新的有机污染物降解技术，该技术能够利用半导体光催化材料在光的照射下激发出电子-空穴对，并进而反应生成系列具有很高氧化能力的自由基，从而实现对有机污染物的氧化和降解。由于光催化技术具有反应速度快、反应彻底和广谱高效等特点，因此，该技术非常适合用于高毒性、低浓度有机废水的处理。在众多的半导体光催化剂中，TiO₂因其优异的光催化活性和稳定性而备受青睐，然而，TiO₂由于其禁带较宽，只能被紫外光激发，从而限制了TiO₂的大规模应用与推广，这迫使人们积极寻找可以替代TiO₂且能够被可见光激发的新型光催化材料。最近，人们发现含银的化合物具有很好的可见光催化活性，这些化合物主要包括含银的卤化物(AgX,X＝Cl,Br,I)，含银的氧化物(Ag₃PO₄,Ag₂CO₃,AgGaO₂,Ag₂CrO₄等)，含银的硫化物和硒化物(Ag₂S,Ag₂Se)等。其中，铬酸银(Ag₂CrO₄)因其独特的电子结构和晶体结构而表现出很好的可见光吸收性能和光催化性能，并得到了人们普遍的关注。具体而言，Ag₂CrO₄的价带由Ag 4d和O 2p杂化而成，导带则由Cr 3d轨道构成，这导致Ag₂CrO₄拥有较高的价带和较低的导带位置，并进而使其拥有较窄的禁带宽度(～1.8eV)。另一方面，Ag₂CrO₄的晶体结构中含有系列AgO₆八面体，该八面体拥有较长的Ag-O键()和较大的O-Ag-O键角(～180°)，从而非常利于载流子的迁移。同时，相关的实验结果也证实了Ag₂CrO₄在可见光的照射下表现出优异的光催化降解有机污染物的能力。然而，与其它含银光催化材料一样，Ag₂CrO₄在光催化过程中存在光腐蚀现象，这会严重破坏Ag₂CrO₄的晶体结构和光催化稳定性。因此，在保证Ag₂CrO₄高光催化活性的同时有效抑制其光催化反应过程中的光腐蚀是当前学者关注的重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种铬酸银-氧化石墨烯复合光催化材料及其制备方法，以氧化石墨烯为载体，采用沉淀自组装技术制备了铬酸银-氧化石墨烯复合光催化材料，该复合材料在可见光的照射下表现出很高的光催化降解有机染料(如亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B)和苯酚的活性，同时具有足够的光催化活性和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

提供一种铬酸银-氧化石墨烯复合光催化材料，它由氧化石墨烯和固载在其表面的铬酸银颗粒形成，其中铬酸银颗粒的平均粒径为100～200nm。

按上述方案，所述氧化石墨烯与铬酸银理论质量比为0.25～3：100。

本发明还提供了上述铬酸银-氧化石墨烯复合光催化材料的制备方法，其步骤如下：

1)制备氧化石墨烯悬浮液：将氧化石墨烯分散于去离子水中，然后将其置于超声波清洗器内超声分散处理得到均匀分散的氧化石墨烯悬浮液；

2)制备表面负载有银离子的氧化石墨烯悬浊液：将银盐水溶液加入到步骤1)所得的氧化石墨烯悬浮液中，充分搅拌得到表面负载有银离子的氧化石墨烯悬浊液；