[发明专利]一种三氧化钨/活性炭/磷酸银复合半导体光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种三氧化钨/活性炭/磷酸银复合半导体光催化材料及其制备方法和应用，属于光催化技术领域。该复合半导体光催化材料包括三氧化钨、作为载体的活性炭以及沉积在三氧化钨和活性炭表面的磷酸银。本发明的复合半导体光催化材料具有光生电子与空穴分离效率高、光催化效能高、催化稳定性好等优点；其制备方法简单、条件温和易控、工艺过程环保，易于实现工业化生产和利用；本发明的复合半导体光催化材料可应用于对双酚A这一污染物的高效去除，具有应用方法简单、降解效率高、光催化性能稳定好等优点，有着很好的实际应用前景。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种三氧化钨/活性炭/磷酸银复合半导体光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

内分泌干扰性化学物质(Endocrine disrupting chemicals,EDC)是一类模仿天然激素干扰内分泌系统的外源性化学物质，可以通过环境或从食物中摄取而进入生物体，对人类和野生动植物的繁殖造成巨大的潜在威胁。双酚A(Bisphenol A)作为典型代表的内分泌干扰物，在自然环境中能够持续释放和广泛分布，所以如何将其从水、食物、环境中去除是一个必要且具有挑战性的难题。近年来，半导体光催化技术在环境污染治理领域中凸显出明显的优势。光催化材料能破坏许多结构稳定的难降解有机污染物、还原重金属离子、除臭、防腐和杀菌，与传统水处理技术相比，其具有节能、高效、污染物降解彻底等优点且无二次污染等特点，目前已成为一种具有重要应用前景的环境污染控制方法。由于太阳能具有低廉、丰富、无污染、可再生且易于获得等特点，使得半导体光催化技术成为处理双酚A这一污染物的首选绿色方法。

Ag₃PO₄作为一种可见光驱动的活跃光催化剂，因其在可见光范围内量子效率高的特点，已经被看作是最理想的光催化剂之一。但Ag₃PO₄本身也存在缺陷，光生电子与空穴容易复合，导致光催化活性降低。此外，Ag₃PO₄受光照容易发生光腐蚀分解，由于稳定性较差不能被多次循环利用，极大地限制了自身在实际生产中的应用。

近年来，WO₃作为一种带隙较小的n型半导体，以其稳定的物理化学性质和优异的光催化性能而被广泛用作光催化剂。通过以废弃生物质为原料活化得到的活性炭，具有较大的比表面积和丰富的表面官能团，作为载体可以加快催化剂对污染物的吸附、降解过程，提高催化剂的稳定性。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种光生电子与空穴分离效率高、光催化效率高、结构稳定性强的三氧化钨/活性炭/磷酸银复合半导体光催化材料及其制备方法和应用。

本发明通过以下技术方案实现：

一种三氧化钨/活性炭/磷酸银复合半导体光催化材料，所述三氧化钨/活性炭/磷酸银复合半导体光催化材料包括三氧化钨、作为载体的活性炭以及沉积在三氧化钨和活性炭表面的磷酸银。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的三氧化钨/活性炭/磷酸银复合半导体光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将活性炭、三氧化钨和水混合进行超声分散，得到分散液；

(2)将硝酸银加入所述分散液中，在黑暗条件下进行搅拌处理，得到悬浮液；

(3)将Na₂HPO₄·12H₂O固体溶解后加入所述悬浮液中，机械搅拌、离心固液分离、洗涤、烘干，得到三氧化钨/碳/磷酸银复合半导体光催化材料。

上述制备方法中，优选的，所述三氧化钨、活性炭、硝酸银和Na₂HPO₄·12H₂O的质量比为1:0.3:3-4:2-3。