[发明专利]纳米银/磷酸银/稀土磷酸盐复合光催化剂的合成方法

说明书

纳米银/磷酸银/稀土磷酸盐复合光催化剂的合成方法本发明涉及一种纳米银/磷酸银/稀土磷酸盐复合光催化剂的合成方法，采用银氨溶液与稀土硝酸盐溶液作为前驱液，采用磷酸二氢钾作为沉淀剂进行共沉淀反应，并采用紫外光辐照和还原热处理生成纳米银，最终形成具有优良可见光催化性能的纳米银/磷酸银/稀土磷酸盐复合光催化剂。这种光催化剂在分解水制氢、降解有机污染物等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种纳米银/磷酸银/稀土磷酸盐复合光催化剂的合成方法，属于无机非金属材料领域。

背景技术

作为一种新兴的材料，光催化剂可以利用太阳光处理环境污染物，光催化材料也可以在环境保护、农业生产、洁净能源、医疗卫生、建筑材料、汽车工业、家电和生活用品等众多领域展现出了广阔的应用前景和重大的社会经济效益。因此，光催化材料实用化的研究和开发已受到社会各界的高度重视，利用太阳能来治理环境污染已经成为光催化领域最活跃的研究之一。

以二氧化钛为代表的大多数光催化剂只在紫外线的照射下才能产生光催化活性，纳米二氧化钛具有高催化活性、良好的化学稳定性、成本低廉、安全无毒等特点，是目前应用最广泛的绿色环保催化剂之一。 然而，以纳米二氧化钛为代表的大多数光催化剂只有在紫外光（仅占太阳辐射总量 5%）照射下才能产生光催化活性。较低的太阳能利用率大大限制了光催化剂在环境净化和新能源开发等方面的应用。因此，发展可见光响应型光催化剂具有十分重要的意义。

Ag₃PO₄光催化剂可以吸收波长小于520nm的太阳光，在多种有机染料降解实验中表现出来了极其优越的光催化活性，并且Ag₃PO₄特有的间接带隙，价带易受到光激发形成空穴的强氧化性，以及导带中离域的π^*反键的形成，使得子电移动性比空穴移动性更高，促进了电子-空穴的分离，PO₄^3-的诱导反应也促进电子-空穴的分离，因此Ag₃PO₄的可见光催化性能更好，并且得到了研究者的关注。

镧系（La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu），加上钇Y和钪Sc共17个元素构成了稀土元素。 镧系原子的电子组态可以写作[Xe]4f^0-14d^0-16s²，其中[Xe]为Xe原子的电子结构1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶，镧系中La、Gd、Tb的电子结构为[Xe]4f^n-15d¹6s²(n=2,8,9)，Lu的电子结构4f¹⁴5d¹6s²，其余均为4fⁿ6s²。稀土元素最外两层5d，6s的电子结构基本相同，在化学反应中易于在5d6s或4f亚层失去3个电子成为+3价态离子，从而3价镧系离子的电子结构可以写为：4fⁿ，从La³⁺到Lu³⁺，n的值从0增加到14。

这些稀土离子的能级结构多种多样，均具有光学活性。因此，稀土磷酸盐与磷酸银配合，通过形成异质结构，有望提高光催化活性。