[发明专利]一种纤维素基铜源有机框架复合磷酸银光触媒的制备方法

说明书

本发明属于可见光催化材料技术领域，涉及一种纤维素基铜源有机框架复合磷酸银光触媒的制备方法。首先以微晶纤维素为原料，自由基接枝聚合2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸（poly‑AMPS），随后原位负载Cu‑BTC，最后与磷酸银复合得纤维素基Cu‑BTC/Ag₃PO₄光催化材料，可以解决磷酸银（Ag₃PO₄）光催化过程中存在光腐蚀造成的光催化活性减弱的问题，增强Ag₃PO₄的光催化活性，优化了其对甲基橙的降解。

技术领域

本发明属于可见光催化材料技术领域，具体涉及一种纤维素基铜源有机框架复合磷酸银光触媒的制备方法。

背景技术

目前关于水污染问题，一般是使用传统的物理，化学和生物方法来处理，由于水量大，有机污染物含量高等因素没有办法快速高效的处理。由于传统方法的局限性，光催化技术应运而生。光催化技术对环境的要求极低，可将有机污染物从结构上完全降解为小分子的CO₂，H₂O和其他无害物质，这样它们就可以无害地流向大自然，被认为是解决环境污染问题的有效途径。

金属有机框架化合物是一类由金属离子或团簇和有机配体通过自组装而形成的具有周期性网络结构的多孔材料，其纳米级的孔道是专一可控的，孔隙率极高具有极大的比表面积，可以通过改变有机配体和中心金属离子来灵活的改变其结构，具有很大的应用价值。Cu-BTC作为金属有机框架化合物中最常见的一种，具有不饱和的金属位点，轮桨结构等特点，它的有机配体和金属离子或团簇的排列具有明显的方向性，可以形成不同的框架空隙结构，被认为是最有前景的气体吸附及废水处理材料。但Cu-BTC在可见光下催化活性不高限制了其实际应用。

磷酸银是一种新型的半导体光催化材料，它可以在可见光下直接被激发，其间接带隙为2.35 eV，直接带隙为2.43 eV。其独特的能带分布，使其具有良好的可见光响应能力及量子效率。然而，磷酸银容易发生光腐蚀，而且它的较大的粒径尺寸导致其在水中的溶解度低，从而影响了光催化效率。为改善磷酸银的光催化性能，将其与其他光催化材料复合是行之有效的途径，它不仅可以解决光腐蚀严重的问题，而且提高了光电子空穴的分离效果，复合新材料后溶液中磷酸银的分散性也能得到明显的提高。在自然界中，纤维素是一种取之不尽、用之不竭、无污染、可降解的天然高分子材料。使用纤维素来制备光催化材料能在一定程度上减少磷酸银的用量，降低催化剂的生产成本。此外，纤维素分子含有大量的活性羟基，这些羟基能提高Ag₃PO₄/Cu-BTC的化学稳定性和强度。将Ag₃PO₄/Cu-BTC负载在阴离子改性纤维素上，能够极大大的提高催化剂在水中的分散性，解决由于磷酸银颗粒尺寸大导致的在水中溶解性不高的问题，提高了光催化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维素基铜源有机框架复合磷酸银光触媒的制备方法。本发明制备获得的光催化剂可以解决磷酸银（Ag₃PO₄）光催化过程中存在光腐蚀造成的光催化活性减弱的问题，增强Ag₃PO₄的光催化活性，优化了其对甲基橙的降解。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纤维素基铜源有机框架复合磷酸银光触媒的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）以微晶纤维素为原料，自由基接枝聚合2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（poly-AMPS）；

（2）然后原位生长铜源有机框架结构物（Cu-BTC）；

（3）最后与磷酸银复合得纤维素基Ag₃PO₄/Cu-BTC光催化材料。

进一步地，用制备的纤维素基Ag₃PO₄/Cu-BTC光触媒，在可见光照下降解甲基橙。