[发明专利]一种具有可见光响应的新型SPH–Ag光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及环境光催化治理技术领域，特别涉及一种具有可见光响应的新型SPH–Ag光催化剂及其制备方法。所述SPH–Ag光催化剂由简易的水热法制备而成，具有纯相水磷铁氨石结构，Ag+进入结构通道，取代了通道内部分的NH4+。所述SPH–Ag材料被首次应用于光催化领域，在可见光照下，所述SPH–Ag材料能高效降解有机污染物，在循环使用多次后，仍表现出良好且稳定的可见光催化性能，具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及环境光催化治理技术领域，特别涉及一种具有可见光响应的新型SPH–Ag光催化剂及其制备方法。

背景技术

半导体光催化是一种以清洁、可再生的太阳能为驱动力进行反应的新兴技术，在环境治理和清洁能源生产领域有着广阔的发展空间。传统的二氧化钛光催化剂由于无法有效利用可见光，光量子效率较低，使其应用受到了限制。因此，研究探索具有可见光响应的新型光催化材料具有十分重要的理论和实际意义。

磷酸铁盐材料因其复杂可变的结构特性，在分子筛、催化剂、离子交换等领域均得到了国内外研究人员的广泛关注。其中，水磷铁氨石(spheniscidite，以下简称SPH)具有独特的开放骨架结构，其骨架通道中的NH4+可以被其他一价的金属离子如K+、Li+等取代。在前期研究中，我们发现SPH材料对可见光有一定的吸收能力，但其较小的比表面积和较低的光生载流子分离效率，限制了其可见光催化活性。基于此，我们选择了具有与NH4+相似离子半径大小的Ag+作为交换离子(r(NH4+)＝133pm，r(Ag+)＝126pm)，利用银离子独特的d10价电子结构，来实现对SPH材料的电子结构和可见光催化性能的优化。目前，尚未有将SPH材料应用于可见光催化领域的报道出现。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种优化SPH材料可见光催化活性的方法，通过Ag+替位掺杂的方法，使获得的SPH–Ag材料能在可见光照射下高效降解有机污染物。本发明的另一目的是提供该方法制备得到的SPH–Ag可见光催化剂，该催化剂循环使用多次后仍保持良好的可见光催化活性和结构稳定性。

本发明为实现上述目的采取的技术方案是：一种具有可见光响应的新型SPH–Ag光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)称取九水硝酸铁、磷酸氢二铵、硝酸银和尿素粉末，倒入一定量的去离子水后充分分散；

(2)将上述所得混合液转移到聚四氟乙烯反应釜中，用配套的不锈钢外罐将其密封后，转移至鼓风干燥箱中进行反应；

(3)待反应结束后，取出反应产物，用去离子水反复洗涤后，干燥至恒重，即得到SPH–Ag可见光催化剂。

所述步骤(1)中去离子水为50mL，Fe:P:Ag原料摩尔比为1:2:2。

所述步骤(2)中温度为150℃，反应时间为12小时。

一种具有可见光响应的新型SPH–Ag光催化剂，其特征在于：所述SPH–Ag可见光催化剂具有纯相的水磷铁氨石结构，形貌为规则、大小均一的花状结构。

所述SPH–Ag可见光催化剂中掺杂的Ag+进入材料结构中的通道，取代通道内部分的NH4+。

所述SPH–Ag可见光催化剂在可见光照下能高效降解有机污染物，且循环使用多次后，仍表现出良好而稳定的可见光催化性能。

本发明的有益效果是：

1)采用一步水热法合成SPH–Ag材料，该方法具有操作简单，对环境友好，能耗较低等优点，且采用的九水硝酸铁、磷酸氢二铵、硝酸银粉末和尿素等原料，廉价易得，毒性低；