[发明专利]银-二氧化钛-纳米金刚石复合光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种银‑二氧化钛‑纳米金刚石复合光催化剂的制备方法及其应用，在纳米金刚石溶液中加入TiO₂的前驱体(NH4)₂TiF₆和H₃BO₃，在磁力搅拌下，加热至50℃~80℃并保温1~2小时，然后在N₂气氛下，继续加热至180℃~200℃保温1~2小时，得到二氧化钛‑纳米金刚石（TiO₂‑ND）样品；取TiO₂‑ND样品加入去离子水，然后缓慢加入AgNO₃溶液，在磁力搅拌下，紫外灯（UV）辐照混合溶液2h，水洗，干燥即得到银‑二氧化钛‑纳米金刚石复合光催化剂。本发明构筑的Ag/TiO₂‑ND因具有较好的载流子传输通道从而有较好的载流子分离效率，最终导致载流子利用效率好，光催化效率好。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种银-二氧化钛-纳米金刚石复合光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着科学技术的发展和社会的进步，环境污染成为日益严峻的问题。采用较低的成本解决水污染的问题仍旧是一个挑战。采用半导体光催化技术利用太阳能污染物分解为无害的小分子的方法受到了广大科研爱好者的青睐。然而，光子吸收能力差和光生载流子分离效率低是目前光催化降解污染物技术面临的两大问题。二氧化钛（TiO₂）作为一种经典的光催化材料，已有较多的方法来优化其光催化效率，如元素掺杂、构筑异质结、贵金属（金(Au)、银（Ag）等）修饰等。构筑三组份光催化剂，通过不同组份间的协同作用，使复合材料表现出较好的光催化活性是目前比较热门的制备优异光催化剂的方法之一。近年来，纳米金刚石（ND）作为一种新型的碳纳米材料，由于具有较大的比表面积、表面易修饰、具有光散射作用等特性，使其在光催化领域具有较大的应用前景。

发明内容

针对目前光催化降解污染物技术面临的问题，本发明提供一种银-二氧化钛-纳米金刚石复合光催化剂的制备方法及其在光降解中的应用，该复合光催化剂具有较好的光降解污染物罗丹明B（RhB）催化活性。在模拟太阳光辐照下，Ag/TiO₂-ND的光降解RhB反应速率常数（0.172 min^-1）是TiO₂的（0.035 min^-1）4.9倍。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种银-二氧化钛-纳米金刚石复合光催化剂的制备方法，步骤如下：

（1）纳米金刚石（ND）的处理：将纳米金刚石（ND）置于坩埚中，在空气气氛下，420℃~430℃处理0.5~2小时，自然冷却至室温；

（2）二氧化钛-纳米金刚石（TiO₂-ND）的制备：将步骤（1）得到的纳米金刚石溶解在去离子水中，超声处理1小时，在溶液中缓慢加入TiO₂的前驱体(NH4)₂TiF₆和H₃BO₃，在磁力搅拌下，加热至50℃~80℃并保温1~2小时，然后在N₂气氛下，继续加热至180℃~200℃保温1~2小时，最后自然降温至室温，经去离子水和乙醇清洗数遍后得到二氧化钛-纳米金刚石（TiO₂-ND）样品；

（3）银-二氧化钛-纳米金刚石复合光催化剂的制备：取步骤（2）制得的TiO₂-ND样品加入去离子水，磁力搅拌30 min，然后缓慢加入AgNO₃ 溶液，在磁力搅拌下，紫外灯（UV）辐照混合溶液2h，将获得的溶液离心后用去离子水和乙醇清洗数遍，然后把清洗后的样品放入鼓风干燥箱，60℃保温2h，即得到银-二氧化钛-纳米金刚石复合光催化剂。

进一步，所述步骤（1）中纳米金刚石为商业购买的尺寸小于10 nm的纳米金刚石。