[发明专利]一种氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂及其制备方法，该催化剂包括氮空位掺杂氮化钨纳米片，氮空位掺杂氮化钨纳米片上负载有磷酸银颗粒。其制备方法包括制备氮空位掺杂氮化钨纳米片/Ag⁺分散液，加入HPO₄^2‑溶液，得到上述催化剂。本发明氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂具有光生电子‑空穴对分离效率高、抗光腐蚀性强、光催化活性强等优点，是一种新型的高效可见光光催化剂，能够广泛用于去除环境中的有机污染物，有着很高的使用价值和很好的应用前景。本发明制备方法具有工艺简单、操作方法、成本低廉、绿色无污染等优点，适合于大规模制备，有利于工业化应用。

技术领域

本发明属于半导体材料光催化和环保技术领域，涉及一种磷酸银复合光催化剂，具体涉及一种氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着经济和现代工业的快速发展，日益严重的环境污染和生态破坏已成为当今最严重的问题之一。同时，人类社会还面临着能源短缺的危机。开展绿色高效、节能的水污染处理技术已迫在眉睫。近几十年来，光催化技术因其可直接利用太阳能降解有机污染物，成为环境修复中最有前途的技术之一。磷酸银(Ag₃PO₄)光催化剂具备优异的有机污染物降解能力，但是Ag₃PO₄单体的光催化效率有待进一步提高，此外其光腐蚀较为严重，这严重阻碍了它的推广应用。光腐蚀的根本原因是光生电子-空穴对的复合过程远快于捕获-转移的过程，这使得Ag⁺被光生电子还原成银单质，破坏Ag₃PO₄晶体结构，降低光吸收性能，从而使光催化活性降低，重复利用性变差。

目前，通过添加改性剂对磷酸银进行结构性能改性是实现光生载流子分离的有效途径。然而，改性的磷酸银催化剂仍然存在光生电子-空穴对分离效率低、抗光腐蚀性弱、光催化活性弱的缺点，导致催化剂不能够满足高效降解去除有机污染物的要求，从而极大的限制了现有磷酸银复合光催化剂的推广和应用。因此，获得一种光生电子-空穴对分离效率高、抗光腐蚀性强、光催化活性强的磷酸银复合光催化剂，对于高效降解去除有机污染物具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光生电子-空穴对分离效率高、抗光腐蚀性强、光催化活性强的氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂，还提供了一种工艺简单、操作方便、成本低廉、绿色无污染的氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂，包括氮空位掺杂氮化钨纳米片，所述氮空位掺杂氮化钨纳米片上负载有磷酸银颗粒。

上述的氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂，进一步改进的，所述氮空位掺杂氮化钨纳米片与磷酸银颗粒的质量比为3.0×10^-4～6.0×10^-3。

上述的氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂，进一步改进的，所述氮空位掺杂氮化钨纳米片中氮空位的原子百分含量为3％～8％。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氮空位掺杂氮化钨纳米片制成氮空位掺杂氮化钨纳米片分散液，加入Ag⁺溶液，搅拌，制成氮空位掺杂氮化钨纳米片/Ag⁺分散液；

S2、将HPO₄^2-溶液加入到步骤S1中制得的氮空位掺杂氮化钨纳米片/Ag⁺分散液中，在避光条件下搅拌，洗涤，离心，干燥，得到氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂。