一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法。主要是以表面活性剂、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、硝酸银（AgNO3）、氨水（NH3·H2O）为原料，采用水浴法制备出溴化银纳米片。本发明制备溴化银纳米材料的方法简单易行、反应条件温和、产率高、重现性好。将该纳米材料作为光催化剂时，具有优异的催化性能。
【专利说明】一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光催化材料的制备，具体地说，是一种高活性溴化银纳米光催化材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，对于染料废水的处理己经成为了工业废水处理中的一大难题；由于染料废水的毒性很大、色度较高、可再生性差等特点使得传统的降解方法不能够有效地去除其中的有机色素；因此寻求一种可以有效处理染料废水的新技术一直是大家关注的重点，光催化法以其操作较简单、反应条件较容易控制、无二次污染、氧化能力强等优点逐渐地成为一种新的降解废水的方法而得到人们的重视。
[0003]光催化反应能够使有机物全部都降解成为无机酸、水和二氧化碳等，卤化银光催化剂同时也具有操作方法简单、反应条件较温和、耗能低、使用的范围广泛并且很难再造成二次污染这些优点；纳米卤化银粒子由于具有小尺寸效应、量子限域效应和比表面效应等特点，与二氧化钛相比，在可见光下具有更高的光催化活性，在光照的条件下，溴化银价带上的电子跃迁到了导带上，就产生了大量的电子和空穴，空穴与Br_进一步反应生成次溴酸，次溴酸在银离子的作用下，分解产生氧气，在水溶液中反应时，在光能的激发下首先产生大量的电子和空穴，然后对水进行分解产生大量高活性的羟基自由基，这些羟基自由基能够加快环境中污染物的分解，从而提高光催化降解效率；近年来出现一些基于卤化银的复合光催化材料，在专利申请号为200810016609.2,200810016610.5，200810016611.X中作了介绍，但其制备方法和过程复杂。因而提出一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法。
【发明内容】
[0004]本发明针对目前大多数光催化材料对太阳光利用率低的问题，提出一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，方法简单易行、反应条件温和。
[0005]本发明的溴化银纳米光催化材料的制备包括如下步骤进行:
(1)在恒温水浴下，将表面活性剂分散到十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的二甲亚砜(DMSO)溶液中，搅拌至混合均匀；
(2)将AgNO3溶解到二甲亚砜(DMSO)溶液中，逐滴加入NH3.H2O ；
(3 )将(2 )制备得到的溶液在搅拌条件下逐滴加入(I)溶液中，搅拌30min后将该混合溶液转入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，在60-180°C温度下反应1-24 h，然后离心分离，收集产物，并用去离子水、丙酮和无水乙醇洗涤、真空干燥得到纳米AgBr。
[0006]步骤(I)和(2)中的二甲亚砜(DMSO)的加入量以能溶解十六烷基三甲基溴化铵和AgNO3为准；进一步的步骤(I)中十六烷基三甲基溴化铵的质量与二甲亚砜的体积比为:8-32mg:lml ;步骤(2)中AgNO3的质量与二甲亚砜的体积比为:25_60mg:1ml。
[0007]步骤(3)中的搅拌速度为50(T600rpm。[0008]步骤(1)中所述的恒温水浴为60°C ;所述的表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
[0009]所述的AgNO3和十六烷基三甲基溴化铵质量比为3:8。
[0010]所述的表面活性剂和十六烷基三甲基溴化铵质量比为0.15^3.5:1。
[0011]所述的NH3.H2O质量分数为25~28%，步骤(2)所用二甲亚砜与NH3.H2O的体积比为 1:0.02~1:0.2。
[0012]本发明的制备方法简单易行、反应条件温和、实验产率高、形貌可控。与现有AgBr材料相比，具有更优异的可见光光催化性能，光照50min时该材料对罗丹明B的降解率可达到90%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例1产物的X射线衍射图。
[0014]图2为本发明实施例1产物的扫描电镜图。
[0015]图3为本发明实施例1产物对罗丹明B的光催化降解曲线。
[0016]图4为本发明实施例2产物的扫描电镜图。
[0017]图5为本发明实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7的对罗丹明B的光催化降解浓度比-时间曲线。
【具体实施方式】
[0018]为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
[0019]实施例1
(I)在60°C恒温水浴下，取54 mg表面活性剂PVP分散到25mL含320 mg的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的二甲亚砜(DMSO)溶液中，搅拌至均匀。
[0020](2)将120 mg的AgNO3加入到5mL的二甲亚砜(DMSO)溶液中，然后逐滴滴加150 μ L 的 NH3.Η20。
[0021](3)将(2)制备得到的溶液在500rpm的搅拌条件下逐滴加入(I)溶液中，搅拌均匀后将该混合溶液转入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，在60°C温度下反应24 h，然后离心分离，收集产物，并用去离子水、丙酮和无水乙醇洗涤、真空干燥得到纳米AgBr。
[0022]实施例2
(1)在60°C恒温水浴下，取54mg表面活性剂PVP分散到25mL含320 mg的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的二甲亚砜(DMSO)溶液中，搅拌至均匀。
(2)将120mg的AgNO3加入到5mL的二甲亚砜(DMSO)溶液中，然后逐滴滴加500 μ L的 NH3.H2O。
[0023](3)将(2)制备得到的溶液在600rpm的搅拌条`件下逐滴加入(I)溶液中，搅拌30min后将该混合溶液转入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，在100°C温度下反应18h，然后离心分离，收集产物，并用去离子水、丙酮和无水乙醇洗涤、真空干燥得到纳米AgBr0
[0024]实施例3
(I)在60°C恒温水浴下，将200 mg十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到25mL 二甲亚砜(DMSO)溶液中，搅拌至混合均匀。
[0025](2)将75 mg AgNO3加入到5mL 二甲亚砜(DMSO)溶液中，逐滴加入ImL的NH3.Η20溶液。
[0026](3)将(2)制备得到的溶液在550rpm的搅拌条件下逐滴加入(I)溶液中，搅拌30min后将该混合溶液转入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，在80°C温度下反应20h，然后离心分离，收集产物，并用去离子水、丙酮和无水乙醇洗涤、真空干燥得到纳米AgBr。
[0027]实施例4
(1)在60°C恒温水浴下，取0.25g表面活性剂PVP分散到25mL含320 mg的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的二甲亚砜(DMSO)溶液中，搅拌至均匀。
(2)将120mg的AgNO3加入到5mL的二甲亚砜(DMSO)溶液中，然后逐滴滴加500 μ L的 NH3.H2O。
[0028](3)将(2)制备得到的溶液在500rpm的搅拌条件下逐滴加入(I)溶液中，搅拌30min后将该混合溶液转入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，在180°C温度下反应lh，然后离心分离，收集产物，并用去离子水、丙酮和无水乙醇洗涤、真空干燥得到纳米AgBr。
[0029]实施例5
(I)在60°C恒温水浴下，取0.5g表面活性剂PVP分散到25mL含480 mg的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的二甲亚砜(DMSO)溶液中，搅拌至混合均匀。
[0030](2)将180 mg AgNO3加入到5mL二甲亚砜(DMSO)溶液中，逐滴加入ImL的NH3.H2O溶液。
[0031 ] (3)将(2)制备得到的溶液在600rpm的搅拌条件下逐滴加入(I)溶液中，搅拌30min后将该混合溶液转入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，在160°C温度下反应5h，然后离心分离，收集产物，并用去离子水、丙酮和无水乙醇洗涤、真空干燥得到纳米AgBr。
[0032]实施例6
(I)在60°C恒温水浴下，取1.5g表面活性剂PVP分散到25mL含640 mg的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的二甲亚砜(DMSO)溶液中，搅拌至混合均匀。
[0033](2)将240 mg AgNO3加入到5mL二甲亚砜(DMSO)溶液中，逐滴加入ImL的NH3.H2O溶液。
[0034](3)将(2)制备得到的溶液在550rpm的搅拌条件下逐滴加入(I)溶液中，搅拌30min后将该混合溶液转入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，在120°C温度下反应10h，然后离心分离，收集产物，并用去离子水、丙酮和无水乙醇洗涤、真空干燥得到纳米AgBr0
[0035]实施例7
(I)在60°C恒温水浴下，取2.5g表面活性剂PVP分散到25mL含800 mg的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的二甲亚砜(DMSO)溶液中，搅拌至混合均匀。
[0036](2)将300 mg AgNO3加入到5mL 二甲亚砜(DMSO)溶液中，逐滴加入500 μ L的
NH3.H2O 溶液。
[0037](3)将(2)制备得到的溶液在600rpm的搅拌条件下逐滴加入(I)溶液中，搅拌30min后将该混合溶液转入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，在180°C温度下反应lh，然后离心分离，收集产物，并用去离子水、丙酮和无水乙醇洗涤、真空干燥得到纳米AgBr。[0038]图1是所制备的AgBr纳米光催化材料的XRD图，从图中可以看出该纳米材料是纯AgBr，没有其它物质存在；图2是所制备的AgBr纳米光催化材料的SEM图，从图中可看出AgBr呈现片状结构；图3是所制备的AgBr纳米光催化材料对浓度为IX 10_5mol/L的罗丹明B溶液的光催化降解曲线，从图中可以看出，在波长为400-700nm的可见光照射下，前10分钟光催化降解效果很快，后期降解速率降低，但光照50min降解率能达到90%以上；图4是所制备的AgBr纳米光催化材料的SEM图,从图中可看出AgBr呈现颗粒类球状结构,尺寸均一，表面不光滑，有少许颗粒产生；图5是光催化降解浓度比-时间曲线，从图中可以看出不同PVP含量对其光催化性能影响较大，不添加PVP时其光催化效果较差，添加适量的PVP可提高其光催化降解效果。
【权利要求】
1.一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，所述的溴化银纳米光催化材料对浓度为IX 10_5mol/L的罗丹明B溶液，在波长为400_700nm的可见光照射下光照50min降解率能达到90%以上，其特征在于，按如下步骤进行: (1)在恒温水浴下，将表面活性剂分散到十六烷基三甲基溴化铵的二甲亚砜溶液中，搅拌至混合均匀； (2)将AgNO3溶解到二甲亚砜溶液中，逐滴加入NH3.H2O ； (3 )将(2 )制备得到的溶液在搅拌条件下逐滴加入(I)溶液中，搅拌均匀后将该混合溶液转入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，在60-180°C温度下反应1-24 h，然后离心分离，收集产物，并用去离子水、丙酮和无水乙醇洗涤、真空干燥得到纳米AgBr。
2.如权利要求1所述的一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中的二甲亚砜(DMSO)的加入量以能溶解十六烷基三甲基溴化铵和AgNO3为准。
3.如权利要求2所述的一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中十六烷基三甲基溴化铵的质量与二甲亚砜的体积比为:8-32mg:lml ;步骤(2)中AgNO3的质量与二甲亚砜的体积比为:25mg-60mg:1ml。
4.如权利要求1所述的一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的恒温水浴的温度为60°C ;所述的表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮。
5.如权利要求1所述的一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，所用AgNO3和十六烷基三甲基溴化铵质量比为3:8。
6.如权利要求1所述的一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，所述所述的表面活性剂和十六烷基三甲基溴化铵质量比为0.15^3.5:1。
7.如权利要求1所述的一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的NH3.H2O质量分数为25~28%，步骤(2)所用二甲亚砜与NH3.H2O的体积比为1:0.02~1:0.2。
8.如权利要求1所述的一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的搅拌速度为50(T600rpm。
9.如权利要求1所述的一种高活性溴化银纳米光催化材料的制备方法，其特征在于所制备的溴化银纳米光催化材料，形貌为八面体颗粒，尺寸大小为100 ηm1~μπι。
【文档编号】B01J27/08GK103623850SQ201310538601
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】唐华, 张杜, 李长生, 王瑜琦 申请人:江苏大学