专利名称：一种高活性氯化银凸面晶体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高活性氯化银晶体，特别涉及一种高活性凸面氯化银晶体及其制备方法，可用于可见光降解有机污染物的环保技术领域。
背景技术：
新兴半导体光催化技术的发展，为人类提供了一种治理环境污染和解决能源短缺的清洁技术。通过光催化技术，利用太阳能可以降解污水中的有机污染物和重金属污染物， 同时也可以光解水提供氢能源。所以光催化技术越来越得到人们的重视。但是目前光催化技术很大部分还处于基础研究阶段，主要集中于可见光响应材料的制备探索。氯化银是一种光敏材料，广泛应用在成像领域，但其在光催化领域的应用近年来有重要的突破。氯化银已经成为光催化领域中非常重要的材料。但制备方法的不同，对其活性有重要的影响。提高氯化银的结晶性或改变形貌都可以增加其在光催化中的活性。氯化银在光催化领域的应用在近几年是一个研究热点。《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2008，47，7931-7933)，《欧洲化学》(Chem. Eur. J. 2010，16，538-544)和《化学通讯》(Chem. Commun.，2009，6551-6553)报道了氯化银在可见光光催化降解有机污染物的应用。但是其报道的氯化银的制备方法比较复杂。因此，用简单的实验方法和步骤合成具有高活性形貌的氯化银晶体有重要的实际应用意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高活性氯化银凸面晶体及其制备方法，该凸面晶体具凸出的弯曲晶面，转化成生成的光催化剂具有较高的光催化活性，能有效的降解有机污染物， 颗粒较大容易分离。一种高活性氯化银凸面晶体，该晶体具有凸出的弯曲晶面。上述氯化银凸面晶体直径为0. 2 4μπι，具有较高的表面活性，形成光催化剂后具有较高的光催化活性，比较适合在实际应用中降解有机污染物。上述高活性氯化银凸面晶体的制备方法，步骤如下(1)将含氯的离子液溶解到去离子水中充分搅拌2 4h ；(2)向上述搅拌后溶液中加硝酸银，搅拌30 60分钟使溶液混合均勻；(3)将混合溶液转移到带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在140 160°C下反应 1 8h，自然冷却后，离心分离、洗涤、干燥得产物。所述的含氯的离子液与去离子水、硝酸银的用量质量比例关系范围为 (0.4-1.0) (50-100) 0.4所述的含氯的离子液为氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑(C16MimCl)。上述氯化银凸面晶体光照下制得的光催化剂。催化剂的制备方法为将上述氯化银凸面晶体加入去离子水中(质量比为 0.2 100)，在不断搅拌下用500W氙灯照射lh，过滤洗涤干燥得到。
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本发明的氯化银凸面晶体及其制备方法有以下优点1.利用含氯的离子液氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑作为合成氯化银凸面晶体的反应氯源和控制晶体生长的稳定剂，通过离子液辅助水热的方法合成氯化银凸面晶体。形成的氯化银凸面晶体的尺寸可通过反应时间和反应温度很容易的调节；2.合成方法和实验步骤简单，制备产率高，可大量制备；3.合成的氯化银凸面晶体具有独特的形貌，晶体表面的弯曲晶面，其表面活性较高，其在光照下形成的光催化剂在可见光区有很强的吸收；4.与普通水热合成的立方形氯化银晶体形成的光催化剂相比，在可见光下氯化银凸面晶体形成的光催化剂的活性相对较高。对本发明提出的光催化活性的测试可用如下的方法进行光催化测试在玻璃烧杯中(横断面30cm2，高5cm)常温常压下进行。光源选用 500W氙灯。用甲基橙来评价样品的光催化活性。称取0. 2g样品分散在IOOmL甲基橙溶液中 (20mg/L)。光催化反应测试前，避光磁力搅拌30min使甲基橙在催化剂表面达到吸附平衡， 开始光照后每隔5min取样5mL，离心分离，取上清液用紫外可见分光光度计测量吸光度。作为对比，用普通水热方法合成的氯化银晶体形成的光催化剂和N掺杂的TiO2在同等实验条件下进行了光催化活性测试。经光催化测试，氯化银凸面晶体形成的光催化剂可在15min将甲基橙降解完，普通水热法制备的氯化银形成的光催化剂在30min将甲基橙降解完全，N掺杂的!！(^在〗。!^!! 将甲基橙降解20%。可见用离子液合成的氯化银凸面晶体在光催化应用上与普通水热法制备的立方形氯化银晶体和N掺杂的TiO2相比具有较高的活性。
图1为本发明实施例1产物的X射线图；图2为本发明实施例1产物的SEM图；图3为本发明实例1产物与形成的光催化剂以及N掺杂TiO2的紫外可见光漫反射吸收图；图4为本发明实施例2产物的X射线衍射图；图5为本发明实施例2产物的SEM图。
具体实施例方式实施例1量取90ml去离子水加入到烧杯中，称取0. 4g离子液(C16MimCl)加入到上述溶液， 不断搅拌使离子液充分的溶解到水中，形成均以的溶液，随后将IOml含0. 4g硝酸银的溶液迅速注入上述溶液中，不断搅拌使溶液均勻的乳白色溶液。将混合物放入容积为120ml带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在160°C反应4小时，自然冷却至室温，用离心方法分离样品，并用去离子水和无水乙醇分别清洗样品3次，干燥24h，得到产物氯化银凸面晶体。取 0. 2g氯化银曲面晶体放入到IOOml去离子水中，在500W氙灯照射下不断搅拌lh，然后过滤洗涤并在真空箱中干燥形成光催化剂。附图1 (红)为本实施例所得产物的X射线衍射图，由图可知，该产物各衍射峰均立方相的氯化银的标准卡片(JCPDS file no. 31-1238)(绿)上的峰位相对应，无杂峰且衍射峰较强，说明产物为纯的立方相氯化银。附图2为本实施例所得产物的SEM图，由图可知晶体颗粒的尺寸在l-2ym，晶体表面为凸出的弯曲晶面。附图3为本实施例所得产物(红) 及其形成的光催化剂(蓝)和N掺杂TiO2(黑)的紫外可见漫反射吸收图的对比，可以看出氯化银凸面晶体转化成光催化剂后其在可见光区有较强的吸收，这归因于在转化成光催化剂银纳米颗粒的表面等离子体共振效应。以上的检测和分析综合的证明了本实施例得到的产物是立方相的凸面氯化银晶体。采用本发明方法制备的氯化银凸面晶体在转化为光催剂后有较强的可见光响应，且具有较高光催化效率，在光催化降解有机污染领域得到了有效地应用。实施例2量取50ml去离子水加入到烧杯中，称取Ig离子液(C16MimCl)加入到上述溶液， 不断搅拌使离子液充分的溶解，随后量取含有0. 4硝酸银的溶液IOml迅速注入上述溶液中，不断搅拌使溶液均勻。将混合物放入容积为IOOml带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在 160°C反应4小时，自然冷却至室温，离心分离样品，并用去离子水和无水乙醇分别清洗样品3次，真空干燥24小时。附图4为本实施所得产物的X射线衍射图，由图知，该产物为纯的立方相的氯化银晶体。附图5为本实施例的产物的SEM图，由图5可以看出说的氯化银凸面晶体的尺寸达到3-5 μ m。尺寸增加的原因是较高的反应浓度使晶体快速生长成大尺寸的氯化银凸面晶体，同时也反映了在较高的反应浓度条件下，离子液也可以起到很好的稳定剂的作用。实施例3量取IOOml去离子水加入到烧杯中，称取0. 4g离子液(C16MimCl)加入到上述溶液，不断搅拌使离子液充分的溶解，随后称取0. 4g硝酸银溶解上述溶液中，不断搅拌使溶液均勻。将混合物放入容积为120ml带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在140°C反应8h，自然冷却至室温，用离心方法分离样品，并用去离子水和无水乙醇分别清洗样品3次，真空干燥 24h。
权利要求
1.一种高活性氯化银凸面晶体，其特征是，该晶体具有凸出的弯曲晶面。
2.根据权利要求1所述的氯化银凸面晶体，其特征是，晶体直径为0.2 4μ m。
3.一种高活性氯化银凸面晶体的制备方法，其特征是，步骤如下(1)将含氯的离子液溶解到去离子水中充分搅拌2 4h；(2)向上述搅拌后溶液中加硝酸银，搅拌30 60分钟使溶液混合均勻；(3)将混合溶液放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在140 160°C下反应1 8h， 自然冷却后，离心分离、洗涤、干燥得产物。
4.根据权利要求3所述的高活性氯化银凸面晶体的制备方法，其特征是，所述的含氯的离子液与去离子水、硝酸银的用量质量比例关系范围为0.4-1 50-100 0.4。
5.根据权利要求3所述的高活性氯化银凸面晶体的制备方法，其特征是，所述的含氯的离子液为氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑。
6.权利要求1所述的氯化银凸面晶体在光照下制得的光催化剂。
7.权利要求6所述的催化剂的制备方法，其特征是，将所述氯化银凸面晶体加入去离子水中，质量比0.2 100，在不断搅拌下用500W氙灯照射lh，过滤洗涤干燥得到。
全文摘要
本发明涉及一种高活性氯化银凸面晶体及其制备方法，该晶体具有凸出的弯曲晶面，将含氯的离子液溶解到去离子水中室温充分搅拌2～4h，再向上述搅拌后溶液中加硝酸银，搅拌30-60分钟使溶液混合均匀，将混合溶液放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在120-160℃下反应1-8h后冷却分离干燥制得。本发明合成方法和实验步骤简单，制备产率高，可大量制备；合成的氯化银凸面晶体具凸出的弯曲晶面，其表面活性较高，其形成的光催化剂在可见光区有很强的吸收，且具有较强的光催化活性。
文档编号B01J27/10GK102167389SQ20111004135
公开日2011年8月31日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日
发明者娄在祝, 张晓阳, 秦晓燕, 黄柏标 申请人:山东大学