[发明专利]一种AgVO3/Ag3PO4异质结复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及一种AgVO₃/Ag₃PO₄异质结复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化技术是一种利用光能进行物质转化的技术，自1972年日本科学家Fujishima和Honda首次报道TiO₂在紫外光照下可以光解水产生氢气和氧气以后，半导体光催化技术因其具有高效、无选择性、稳定性高、绿色无毒、无二次污染、能耗低、操作简便和低成本等突出优点，而且可以充分利用清洁无污染的太阳能，受到了越来越多的关注^[1]，在污水处理、废气处理、空气净化、杀菌消毒、催化制氢、还原CO₂等方面已经有广泛应用，并且效果良好。

目前，TiO₂因其化学性质稳定、无毒、低成本等优点成为使用最广泛的光催化材料，但是由于TiO₂禁带宽度为3.2eV，其对应的吸收波长为387.5nm，光吸收范围仅局限于紫外光区，大大限制了对太阳能的利用^[1]。因此，为了实现太阳能的有效利用，开发和设计具有可见光响应、绿色环保的新型光催化材料具有重要的实际意义。具有一维结构的钒酸银(AgVO₃、Ag₂V₄O₁₁、Ag₃VO₄、Ag₄V₂O₇)因带隙较窄(E_g<2.5eV)，可见光吸收性能良好以及环境友好型等特性，在光催化领域受到了研究者的极大关注^[2,3]。虽然这种一维结构具有比表面积大、易于电子传递等优点，但是单体钒酸银材料中光生载流子分离速率还是相对较低，影响了光催化活性^[4-6]。因此，为了进一步提高钒酸银的光催化性能，充分利用太阳光资源，可以通过高效、低成本的半导体复合方法形成异质结结构，使光生载流子有效分离，实现光催化性能的提高。Ag₃PO₄是一种新型高效的光催化材料，自叶金花等^[7]2010年在NatureMaterials上首次报道了Ag₃PO₄高效的光催化性能后，Ag₃PO₄受到了广泛关注，其特有的间接带隙、价带中光激发空穴的强氧化性，同时其电子迁移速率比空穴迁移速率更高，从而促使电子-空穴分离，使其具有良好的光催化性能；同时Ag空位缺陷能够参与光电子捕获，提供更多的光激发空穴，也有利于电子-空穴分离。

因此，现需要构建一种复合型催化剂来提高钒酸银的光催化性能。

[1]K.Nakata,A.Fujishima.TiO₂photocatalysis:Designandapplications[J].JournalofPhotochemistryandPhotobiologyC:PhotochemistryReviews,2012,13:169-189.

[2]J.Ren,W.Z.Wang,M.Shang,S.M.Sun,L.Zhang,J.Chang.Photocatalyticactivityofsilvervanadatewithone-dimensionalstructureunderfluorescentlight[J].JournalofHazardousMaterials,2010,183(1):950-953.

[3]L.C.Chen,G.T.Pan,T.C.K.Yang,T.W.Chung,C.M.Huang.InsituDRIFTandkineticstudiesofphotocatalyticdegradationonbenzenevaporwithvisible-light-drivensilvervanadates[J].JournalofHazardousMaterials,2010,178(1):644-651.