[发明专利]一种纳米硅酸银光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种纳米硅酸银光催化剂及其制备方法与应用，属于光催化半导体材料制备技术领域。本发明以正硅酸乙酯、硝酸银为原料，柠檬酸作为正硅酸乙酯水解催化剂和银离子络合剂，采用络合物型溶胶‑凝胶技术结合热处理工艺制备得到组成准确、粒径小于50nm、分散性好的纳米Ag₁₀Si₄O₁₃光催化剂。实施例的数据表明，本发明提供的纳米Ag₁₀Si₄O₁₃光催化剂的粒径为5～20nm；在催化剂含量为1g/L，光照45min时，对浓度为20mg/L亚甲基蓝溶液中亚甲基蓝的降解率达到94.35％；能够广泛应用于光催化降解污染物。

技术领域

本发明涉及光催化半导体材料制备技术领域，尤其涉及一种纳米硅酸银光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着工业的发展，染料及工业废水的排放导致环境污染不断加剧，严重威胁人们的健康。环境问题是当前社会所面临的主要问题之一。光催化技术在降解污染物有着广泛的应用前景；其简单易操作、反应条件温和、无二次污染等优点被广泛关注。

银基材料具有独特的电子层结构，从而导致其带隙窄，光吸收范围延伸至可见光区，具有较高的光利用率。Ag₁₀Si₄O₁₃是一个很有前途的新型可见光驱动光催化剂。Ag₁₀Si₄O₁₃具有较窄的带隙，并且由于内部极性分子的定向排布，从而导致具有内建电场，有效的抑制对光生载流子的复合，从而提高光催化性能。当前Ag₁₀Si₄O₁₃的制备方式(沉淀法、固相法)均采用过量AgNO₃和Na₂SiO₃·9H₂O直接混合，再洗去未反应的硝酸银后热处理的方法，产物纯度不高、粒径大(1～2μm)且不均、比表面积小(0.36m²/g)、分散性不好。

纳米粒子具有比表面积大、吸附性强、活性位点多和载流子迁移距离短等优势，有利于进一步提高光催化活性。另外，极化电场范围在100nm以内，要想充分利用极化电场来促进光生载流子的分离，粉体粒径应不大于100nm。因此，研究纳米Ag₁₀Si₄O₁₃光催化剂的制备方法尤为必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米硅酸银光催化剂及其制备方法与应用。本发明提供的纳米Ag₁₀Si₄O₁₃光催化剂的粒径＜50nm，具有较大的比表面积和较好的分散性，能够广泛应用于光催化降解污染物。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种纳米Ag₁₀Si₄O₁₃光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将柠檬酸、无水乙醇和正硅酸乙酯混合，得到混合溶液；

(2)在所述步骤(1)得到的混合溶液中滴加水，搅拌后经陈化，得到硅酸溶胶；

(3)将所述步骤(2)得到的硅酸溶胶与硝酸银混合，进行络合反应，静置后烘干，得到前驱体；

(4)将所述步骤(3)得到的前驱体进行热处理，得到所述纳米Ag₁₀Si₄O₁₃光催化剂。

优选地，所述正硅酸乙酯和柠檬酸的摩尔比为1：0.1～3。

优选地，所述无水乙醇和柠檬酸的摩尔比为20：0.1～3。