一种液相原位还原制备Ag/Ag3PO4复合光催化粉体的方法与流程

本发明涉及光催化材料技术领域，具体是涉及一种液相原位还原制备ag/ag3po4复合光催化粉体的方法。

背景技术：

ag3po4是一种n型半导体，为体心立方结构，其间接带隙宽度为2.36ev，直接过渡间隙带隙宽度为2.43ev，可吸收波长小于520nm的可见光。与cdse等窄间隙半导体相比，ag3po4的能带参数并不突出，但是其量子产率却可达到90％以上，采用ag3po4光催化剂治理水中的污染物，在太阳光辐射下，只需几分钟便可降解，另外，ag3po4在光照条件下也可催化纯水快速产生氧气，因此，ag3po4及其复合材料也成为广大科研工作者瞩目的光催化剂。

ag3po4因其特有的间接带隙，且价带易受光激发形成空穴的强氧化性，以及导带中离域的π反键的形成，使得其电子移动性比空穴移动性更高，进一步促进电子空穴分离；同时的诱导效应也能促进电子空穴分离。因此是一种非常有前景的可见光催化剂。但其形貌较难调控，使其应用具有一定的局限性。

李军奇等利用溶剂溶剂热处理过程中乙醇所含羟基的还原性，通过对各部分磷酸银的还原而析出单质银，实现银/磷酸银复合材料的制备，其制备步骤包括：将磷酸氢二钠溶液和醋酸银溶液混合得到磷酸银粉体。再将磷酸银，氟化钠和无水乙醇混合后，采用微波辅助加热的溶剂热法制备得到银/磷酸银复合材料。

李新勇等利用其它的方法同样制备出了银/磷酸银复合材料，其制备方法包括以下步骤：取磷酸氢二钠，聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中，放于水浴锅中，磁力搅拌，取硝酸银溶于乙二醇中，将硝酸的乙二醇溶液滴加到磷酸氢二钠及中聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液中，60℃恒温搅拌，将磷酸银移入160℃油浴中磁力搅拌，反应结束洗涤银/磷酸银催化剂。

李忠玉等通过其它方法制备出一种多壁碳纳米管负载银/磷酸银复合催化剂的制备方法，其步骤为：碳纳米管的预处理和原位乙二醇还原法制备多壁碳纳米管负载银/磷酸银核壳结构复合光催化剂。

技术实现要素：

针对目前存在的上述技术问题，本发明提供了一种工艺简单、成本低、适合工业化规模生产的液相原位还原制备ag/ag3po4复合光催化粉体的方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种液相原位还原制备ag/ag3po4复合光催化粉体的方法，将agno3和na2hpo4溶解于水中，再加入葡萄糖，搅拌混合后置于恒温鼓风烘箱中进行反应，反应温度为140～180℃，反应时间为10～36h，葡萄糖、agno3和na2hpo4之间的摩尔比为0.1～1：1～5：1；反应完全后经后处理得到ag/ag3po4复合光催化粉体。

作为本发明的制备方法的优选技术方案，na2hpo4在混合溶液中的体积摩尔浓度为0.05～0.15mol/l。后处理是将反应产物固液分离后分别使用无水乙醇及去离子水交替洗涤，然后置于恒温干燥箱中进行干燥。恒温干燥箱中干燥温度为20～60℃，干燥时间为1～5h。

本发明通过水热法成功的获得了一种ag3po4表面附着ag颗粒的复合材料。通过系列实验结果表明：在高温下，葡萄糖具有还原性，葡萄糖中的醛基(-cho)的还原性将ag⁺还原成单质ag，然后附着在ag3po4表面。通过水热法制得的ag/ag3po4复合材料，其颗粒大小均匀、分散性好、无团聚。与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

1.本发明实现了利用水热法快速得到ag/ag3po4复合材料，成功的利用葡萄糖中的醛基(-cho)的还原性将ag⁺还原成单质ag后附着在ag3po4表面，为类似纳米材料的合成提供了一种新的合成途径。

2.本发明工艺简单，整个制备体系容易构建、操作简便、条件易控、成本低廉、产物组成易控、产物分布均匀、不易团聚、适合于大规模工业生产。

3.本发明是采用常规可溶性agno3和na2hpo4作为反应物，在制备过程中不添加其它的辅助物质，产生的副产物少，对环境污染较小，是一种环保型合成工艺。

4.本发明制备的产物具有较好的水溶性、良好的生物相容性，能用在其他方面比如作为储氢材料。

5.本发明的产量较高，且制备过程中无污染物产生，与已有的制备方法相比，较为绿色环保。制备的产物因其具有较好的光催化治理污水的效果，故可广泛应用于水污染治理等方面。

附图说明

图1是实施例1制备的ag/ag3po4复合光催化粉体的场发射扫描电镜fe-sem图。

图2是实施例2制备的ag/ag3po4复合光催化粉体的场发射扫描电镜fe-sem图。

图3是实施例3制备的ag/ag3po4复合光催化粉体的场发射扫描电镜fe-sem图。

图4是实施例4制备的ag/ag3po4复合光催化粉体的场发射扫描电镜fe-sem图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的一种液相原位还原制备ag/ag3po4复合光催化粉体的方法作出进一步的详述。

实施例1

(1)分别称取2mmol的agno3和1mmol的na2hpo4倒入烧杯中，加入15ml去离子水溶解，在室温下用玻璃棒搅拌使之充分混合，形成溶液a。然后称取0.2775mmol的葡萄糖加入溶液a中，在室温下用玻璃棒充分搅拌使之充分混合。

(2)将搅拌混合液转入事先洗好的50ml反应釜中，再用5ml去离子水将烧杯冲洗后倒入反应釜中；将反应釜盖好放到恒温鼓风烘箱中，设置温度为180℃，反应10h；待反应结束后，取出反应釜，将反应后生成的粉末用离心机离心，并分别用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次，将洗涤后粉末放到恒温干燥箱中，设置温度为20℃，干燥5h得到表面附着有ag颗粒的ag/ag3po4粉末。图1是实施例1制备的ag/ag3po4复合光催化粉体的场发射扫描电镜fe-sem图。由图可知，所得到的ag/ag3po4复合光催化粉体的粒径为10μm，呈不规则的多面体形态，形状不规则且均匀度不高，表面负载的银量较少。

实施例2

(1)分别称取3mmol的agno3和3mmol的na2hpo4倒入烧杯中，加入15ml去离子水溶解，在室温下用玻璃棒搅拌使之充分混合，形成溶液a。然后称取0.4575mmol的葡萄糖加入溶液a中，在室温下用玻璃棒充分搅拌使之充分混合。

(2)将搅拌混合液转入事先洗好的50ml反应釜中，再用5ml去离子水将烧杯冲洗后倒入反应釜中；将反应釜盖好放到恒温鼓风烘箱中，设置温度为150℃，反应30h；待反应结束后，取出反应釜，将反应后生成的粉末用离心机离心，并分别用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次，将洗涤后粉末放到恒温干燥箱中，设置温度为30℃，干燥4h得到表面附着有ag颗粒的ag/ag3po4粉末。图2是实施例2制备的ag/ag3po4复合光催化粉体的场发射扫描电镜fe-sem图。由图可知，所得到的ag/ag3po4复合光催化粉体的粒径为0.8μm，呈不规则的多面体形态，形状不规则且均匀度较好，表面负载的银量较之实施例1有一定的提升。

实施例3

(1)分别称取7.5mmol的agno3和2.5mmol的na2hpo4倒入烧杯中，加入15ml去离子水溶解，在室温下用玻璃棒搅拌使之充分混合，形成溶液a。然后称取0.555mmol的葡萄糖加入溶液a中，在室温下用玻璃棒充分搅拌使之充分混合。

(2)将搅拌混合液转入事先洗好的50ml反应釜中，再用5ml去离子水将烧杯冲洗后倒入反应釜中；将反应釜盖好放到恒温鼓风烘箱中，设置温度为140℃，反应15h；待反应结束后，取出反应釜，将反应后生成的粉末用离心机离心，并分别用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次，将洗涤后粉末放到恒温干燥箱中，设置温度为50℃，干燥1h得到表面附着有ag颗粒的ag/ag3po4粉末。图3是实施例3制备的ag/ag3po4复合光催化粉体的场发射扫描电镜fe-sem图。由图可知，所得到的ag/ag3po4复合光催化粉体的粒径为1μm，呈不规则的多面体形态，形状不规则，表面负载有较多的ag单质，但无规律，且比较分散。

实施例4

(1)分别称取6mmol的agno3和2mmol的na2hpo4倒入烧杯中，加入15ml去离子水溶解，在室温下用玻璃棒搅拌使之充分混合，形成溶液a。然后称取1.11mmol的葡萄糖加入溶液a中，在室温下用玻璃棒充分搅拌使之充分混合。

(2)将搅拌混合液转入事先洗好的50ml反应釜中，再用5ml去离子水将烧杯冲洗后倒入反应釜中；将反应釜盖好放到恒温鼓风烘箱中，设置温度为160℃，反应24h；待反应结束后，取出反应釜，将反应后生成的粉末用离心机离心，并分别用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次，将洗涤后粉末放到恒温干燥箱中，设置温度为40℃，干燥2h得到表面附着有ag颗粒的ag/ag3po4粉末。图4是实施例4制备的ag/ag3po4复合光催化粉体的场发射扫描电镜fe-sem图。由图可知，所得到的ag/ag3po4复合光催化粉体的粒径为1μm。较之实施例1-3，本实施例制备的产物表面附着有大量较为均匀的ag颗粒，且磷酸银颗粒的形状、大小较为均匀，分散性好，无团聚。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。