[发明专利]一种氧化银纳米颗粒/硫化钼纳米片异质结构超声近红外光催化剂及制备方法

说明书

本发明公开了氧化银纳米颗粒/硫化钼纳米片异质结构超声近红外光催化剂及制备方法，本发明制备的氧化银纳米颗粒/硫化钼纳米片异质结构超声近红外光催化剂以压电材料硫化钼为基质，表面负载具有高催化活性、具有近红外光催化效果的氧化银纳米颗粒，一方面结合了优良红外光催化剂氧化银纳米颗粒以及硫化钼纳米片的性质，另一方面在超声作用下结合硫化钼纳米片的压电效应，有利于载流子分离，另外产生的载流子，促进了氧化银的光催化反应活性，且本发明采用水热沉淀法反应制备氧化银纳米颗粒/硫化钼纳米片异质结构，合成工艺及设备简单，操作过程简单，生产成本低、效率高，反应周期短，重复性好，工业化应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，具体涉及一种由压电效应引起的具有超声辅助近红外光催化效果的氧化银纳米颗粒/硫化钼纳米片异质结构及其制备方法。

背景技术

光催化是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催化剂的有机结合。光催化剂利用自然界存在的光能转化为化学反应所需的能量，从而产生氧化能力较强的自由负离子，以实现催化作用，是近年来发展起来的一种节能、高效绿色环保新技术。但是其作为新功能材料的研发，也面临很多局限性，如催化效率不高、催化剂失活、二次污染、太阳光利用率低等。基于此，开发和构建异质结构已成为目前获得新型高性能光催化材料的重要手段。如对于传统的二氧化钛光催化剂及其衍生光催化剂禁带宽度较宽，光吸收仅限于紫外部分以及部分可见光区，而紫外区以及可见光区在太阳光中所占的比例分别为5％和48％左右，而占太阳光大部分能量的红外光却没得到充分的利用。在太阳光谱中，近红外光占总能量的44％，因此近红外光谱区(780-2526nm的区域)的光催化具有很大研究潜力。基于此，开发利用近红外光以获得新型高性能光催化材料是目前工作着重点之一。

压电效应是电介质材料中一种机械能与电能互换的现象。压电效应有两种，正压电效应和逆压电效应。正压电效应，即当晶体受到某固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。过渡金属硫族化合物硫化钼具有二维层状结构，当其几何尺寸，尤其是厚度减小到纳米尺度范围内时，受到量子限域等效应影响，表现出一系列独特的光电性质。比如，块体硫化钼是间接带隙半导体，而单层硫化钼则是直接带隙的半导体，其能带隙为1.8eV，并具有显著的光致荧光现象，从而成为一种新型的二维半导体纳米材料。纳米尺度的层片状硫化钼材料不仅比表面积大，吸附能力强，层内是很强的共价键，层间则是较弱的范德华力,层与层很容易剥离，同时由于禁带宽度窄，能很好地克服其它半导体材料对可见光吸收低的缺陷，因此在光催化领域有很大的研究意义和应用潜力，同时层片状硫化钼具有一定的压电效应，此外由于表面可以负载金属和氧化物等，日益成为研究的热点。

超声波在分解过程中产生的气穴现象能够对溶液中的固体颗粒产生极微小的喷射，作用于具有压电效应的光催化剂，导致电子的定向传输，有效促进电子空穴的有效分离，可提高光催化剂的催化活性。

氧化银纳米颗粒禁带宽度0.8-1.05eV，具有潜在的近红外光催化效果，是大家熟知的能被可见光激发的半导体材料，无毒成本低，受到广泛研究。迄今为止，对于氧化银纳米颗粒与硫化钼纳米片复合形成的异质结构，并利用氧化银纳米颗粒/硫化钼纳米片异质结构作为光催化剂及其在超声辅助协同近红外光催化的应用还未见报道。

发明内容

为了解决现有技术中光催化剂只能吸收紫外和可见光的问题，本发明目的之一是提供一种由压电效应引起的具有超声辅助近红外光催化效果的氧化银纳米颗粒/硫化钼纳米片异质结构催化剂。

本发明目的之二是提供一种由压电效应引起的具有超声辅助近红外光催化效果的氧化银纳米颗粒/硫化钼纳米片异质结构催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种超声辅助光催化在氧化银纳米颗粒/硫化钼纳米片异质结构近红外光催化中的应用。