[发明专利]具有可见光催化活性的AgBr/ZVO催化剂及其制法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及具有可见光催化活性的复合催化剂，特别涉及AgBr/ZVO复合催化剂。

背景技术

随着工业技术快速发展，全球性环境污染和资源短缺问题日益严峻。物理吸附、化学氧化、生物降解等这些传统的污染治理技术常因能耗过大、成本过高、易产生二次污染以及对污染物降解不彻底等原因已无法满足当前的需求。因此，人们迫切需要寻找或开发出一种绿色、节能的技术同时解决资源与环境双重问题。光催化技术是一种在能源和环境领域同时有着重要应用前景的绿色技术，而研发与制备高效的可见光催化材料成为了该领域的研究热点。

1972年，Fujishima和Honda两位科学家首次研究发现N-型半导体TiO₂电极在紫外光下能够光解水产氢，开创了多相光催化研究的新时代及半导体光催化这一新的领域。1976年，Carey等利用TiO₂在紫外光下脱除了多氯联苯中的氯，拓宽了光催化技术的应用范围，为有机物的氧化分解提供了一条新思路。这一系列的发现最终引起了人们的广泛关注，光催化技术在环境等领域的应用研究也迅速发展起来。

焦钒酸锌作为其中一种重要的钒酸盐类材料，具有特殊的多孔框架结构，是一种潜在的光催化材料。但焦钒酸锌由于带隙较宽，对太阳光利用率较低，限制了在实际中的应用，且目前对其可见光催化改性的研究还比较少。溴化银作为一种窄带隙的半导体，理论上具有很高的光催化氧化活性。因此，本发明将溴化银与焦钒酸锌复合，改善焦钒酸锌的光催化活性，制备出新型可见光响应的复合催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种高催化活性和化学稳定性好的AgBr/ZVO复合催化剂及其制备方法和用途。

本发明的技术方案如下：

一种AgBr/ZVO复合催化剂，其特征是采用水热和沉淀两步制备焦钒酸锌复合不同比例AgBr的复合催化剂，所述的AgBr和ZVO质量比为0.01∶1-1.5∶1。

一种上述的AgBr/ZVO催化剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1、按Zn∶V＝3∶2的物质的量之比，称取一定量的Zn(NO₃)₂·6H₂O和NaVO₃·2H₂O分别溶于蒸馏水中，将NaVO₃溶液超声分散后，边搅拌边缓慢加入Zn(NO₃)₂溶液中，继续磁力搅拌得到前驱液；

步骤2、用浓氨水调节步骤1中所得前驱液的pH至6-10，搅拌均匀，转移至反应釜中，密封好；

步骤3、将步骤2反应釜中前驱液在70-160℃下水热2-20h；

步骤4、待步骤3反应釜自然冷却至室温后，过滤，用蒸馏水洗涤，烘干，即得焦钒酸锌；

步骤5、取步骤4中的焦钒酸锌加入蒸馏水中，超声分散后进行磁力搅拌，向其中逐滴加入浓度为0.01mol/L的AgNO₃溶液，避光搅拌；

步骤6、向步骤5中混合液中逐滴加入与AgNO₃溶液等体积的0.01mol/L NaBr溶液，继续避光搅拌；

步骤7、待步骤6反应结束后，将沉淀物过滤，用蒸馏水洗涤，烘干，即得AgBr/ZVO复合催化剂。

上述的AgBr/ZVO复合催化剂在光催化降解有机物中的应用。

本发明提出了一种以Zn(NO₃)₂·6H₂O、NaVO₃·2H₂O、AgNO₃和NaBr为原料制得AgBr/ZVO复合光催化剂及其简单的合成方法。

AgBr/ZVO光催化材料的光催化降解性能是通过日光色镝灯光催化降解亚甲基蓝溶液进行表征。具体实验过程如下：将1.0g/L的AgBr/ZVO催化剂加入到10mg/L的亚甲基蓝溶液中，将光反应器置于暗吸附30min以达到催化剂与染料分子间的吸附-脱附平衡。暗吸附结束后，打开镝灯，将反应器移至光源的正下方，固定光源与反应液面的距离约15厘米，在磁搅拌条件下进行可见光催化反应，每隔20min取4mL样品，经0.22μm水系滤头过滤后，紫外可见分光光度计于664nm处测定滤液吸光度。