一种介孔光催化材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种银纳米粒子修饰T12-S12介孔光催化材料及其制备方法，属于光催化复合材料技术领域。
【背景技术】
[0002]自T12的光催化性能被发现以来，T12光催化技术得到了广泛的研究。光催化材料的催化活性很大程度上取决于材料的比表面积，纳米T12虽然具有较大的比表面积，但易失活、难回收等缺点极大地限制了其应用，所以对T12进行负载化以提高材料的比表面积是解决这一问题的有效途径。
[0003]具有微孔、介孔等多孔结构的S12材料由于其高的比表面积、良好的物理和化学稳定性，作为吸附剂在水环境中污染物的去除方面有广泛的应用。由于介孔材料具有作为载体的特殊性能，其在催化材料的合成方面同样受到了关注。介孔S12可以有效提高光敏金属氧化物或金属纳米粒子的分布程度。作为模板，介孔S12可用于控制金属纳米粒子的尺寸和大小，金属纳米粒子沿介孔孔道负载，介孔孔道不易被纳米粒子堵塞，可得到大负载量的光催化材料。
[0004]尽管1102具有较高的光催化效果，但由于其只能被占据太阳光极少部分的紫外光激发，将T12的吸收波长向可见光范围扩展成为提高1102光催化活性的另一重要途径。近年，用金属纳米粒子对T12进行改性受到了广泛关注，其中，使用贵金属改性后的T12光催化效果明显提高，光响应波长有效延伸至可见光范围。适量的贵金属沉积在T12表面，对于提高其光催化活性具有效率高、制备简便等优点，其作用机理是当贵金属与半导体表面接触时，载流子重新分布，电子从能级高的！^(^向能级低的贵金属流动，构成微电池，促进光生电子与空穴的分离，从而提高了光催化氧化活性。
[0005]光沉积法是一种被广泛用于半导体光催化剂(如T12)表面沉积金属纳米颗粒的方法。该方法是在有半导体物质存在及光照的条件下，将金属盐溶液中金属离子还原为金属单质，并负载在半导体物质表面的过程。例如，2013年，Ruey-an Doong等人利用光沉积的方法，在钛酸盐纳米管表面沉积了 Cu颗粒，成功制备了 Cu-deposited Ti02/TNTs催化剂(Applied Catalysis B:Environmental 2013129: 48-55)。
【发明内容】
[0006]目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种磁性可分离的g_C3N4/Ag/Fe304介孔光催化材料及其制备方法，制备过程中采用溶胶一凝胶法合成的1102^02介孔材料在结构和催化性能上优于纯二氧化钛材料；进一步采用光沉积法合成的银纳米粒子修饰T12-S12介孔光催化材料的光催化活性得到显著提高。本发明提供的制备方法操作简单，可重复性好，产率高，对实验设备要求低，适用于大规模工业生产。
[0007]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种银纳米粒子修饰T12-S1i^孔光催化材料的制备方法，T1 2-Si02介孔材料的合成以非离子型表面活性剂P123为模板剂，正硅酸乙酯和钛酸异丙酯在酸性条件下反应；银纳米粒子的修饰采用紫外光照射的光沉积法；具体包括以下步骤:
(1)将模板剂P123与NaCl—起溶入盐酸溶液中配置成酸液，在室温下搅拌至澄清；
(2)加入正硅酸乙酯并于30~40°C下搅拌22~24h；
(3)再加入钛酸异丙酯并继续搅拌6~8h，然后将产物在90~110°C下静置20~24h，沉淀；
(4)将静置后产物进行抽吸过滤，用去离子水和乙醇洗涤以去除多余的P123，并在500~600°C下煅烧4~6h得到T12-S12介孔材料粉末；
(5)取适量T12-S12介孔材料粉末溶入混合溶液中，并控制温度在25~30°C，在紫外光照射下搅拌；所述混合溶液中含有lmmol/L的硝酸银溶液、去离子水和甲醇；
(6)将产物进行抽吸过滤，用去离子水洗涤并在室温下干燥，得到银纳米粒子修饰Ti O2-Si O2介孔光催化材料。
[0008]作为优选方案，步骤(I)中，P123与NaCl的质量比为1:2~2:3 ;所述盐酸浓度为lmol/L，体积为 80~120ml。
[0009]作为优选方案，步骤(2)中，正硅酸乙酯添加量与步骤(I)中P123质量比为2:1?5:2o
[0010]作为优选方案，步骤(3)中，钛酸异丙酯添加量保证溶液中Si与Ti的摩尔比为4:10
[0011]作为优选方案，步骤(5)中，T12-S12介孔材料粉末添加质量与硝酸银溶液的添加体积比为1:4~1:2 (g:ml)o
[0012]作为优选方案，步骤(5)混合溶液中，lmmol/L的硝酸银溶液、去离子水和甲醇的体积比为1:5:6。
[0013]作为优选方案，步骤(5)中，紫外线的波长为320~400nm，功率为0.6-0.85mff/cm2,照射和搅拌时间为2~5min。
[0014]本发明还提供一种银纳米粒子修饰T12-S12介孔光催化材料，采用上述的介孔光催化材料的制备方法制得。
[0015]所述的纳米粒子修饰T12-S12介孔光催化材料，其特征在于:以T1 2_Si02介孔材料为基底，具有由不定型的S12和分布均匀的T12、银纳米粒子组成的有序介孔结构。材料孔径分布较窄，比表面积较大。
[0016]有益效果:本发明提供的磁性可分离的g_C3N4/Ag/Fe304介孔光催化材料及其制备方法，具有如下优点:
(I)本发明通过溶胶一凝胶法和光沉积法制得银纳米粒子修饰T12-S12介孔光催化材料，其中T1jP S1 2有效结合，表面贵金属纳米粒子分布均匀，制备方法操作简单，产率高，可重复性好。
[0017](2)本发明方法制备的银纳米粒子修饰T12-S12介孔光催化材料，其表面贵金属纳米粒子负载量可调可控，可通过调节制备过程中各组分比例来提高催化剂的催化活性和稳定性。
[0018](3)本发明方法制备的银纳米粒子修饰T12-S12介孔光催化材料，具有由不定型的S12和分布良好的T1 2纳米晶体组成的有序介孔结构，材料孔径分布较窄，具有较大的比表面积。
[0019](4)本发明方法制备的银纳米粒子修饰T12-S12介孔光催化材料，具有良好的紫外光及可见光光催化活性，稳定性好，在环境污染物降解过程中具有较好的应用前景。
【附图说明】
[0020]图1为实施例1制备的T12-S12介孔材料的透射电镜图。
[0021]图2为实施例1制备的T12-S12介孔材料的X射线衍射(XRD)图。
[0022]图3为实施例1制备的银纳米粒子修饰T12-S12介孔光催化材料的透射电镜图。
[0023]图4为实施例1制备过程中各材料的紫外-可见漫反射光谱对比图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
[0025]实施例1
(I)取1.7g模板剂P123与3g NaCl 一起溶入100ml lmol/L的盐酸溶液中配置成酸液，在室温下搅拌至澄清。
[0026](2)加入4g正硅酸乙酯并于35°C下搅拌24h。
[0027](3)再加入1.63g钛酸异丙酯并继续搅拌7h，然后将产物在100°C下静置24h，令其沉淀。
[0028](4)将静置后产物进行抽吸过滤，用去离子水和乙醇洗涤以去除多余的P123，并在550°C下煅烧5h得到1102^02介孔材料粉末。结合图1中T12