一种氧化银/钛酸铅纳米复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氧化银/钛酸铅纳米复合材料的制备方法，属于无机非金属材料技术领域。
【背景技术】
[0002]纳米氧化银具有简单的立方结构，被广泛用于杀菌，染料及电极材料和催化材料。它的禁带宽度只有1.08eV，光吸收范围大。但是，由于纳米氧化银价格昂贵，并且在光辐射作用下的光敏性能和稳定性容易退化，所以纳米氧化银多用作共催化剂。
[0003]钙钛矿型材料及其复合材料由于具有优异的化学稳定性和可调禁带宽度，明显增加了太阳光的有效利用，近年来在光伏电池、有机污染物催化和光解水制氢领域受到广泛关注。铁电材料钙钛矿型钛酸铅的禁带宽度为3.0leV，被视为一种铁电半导体，在光照下可以产生光生电子和空穴。钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片具有单畴结构和较强的自发极化，不仅可以有效分离自身近表面的光生电子空穴对，而且可以作用于附着在表面上的纳米粒子，增强纳米粒子的光催化活性。
[0004]因此，研究制备氧化银/钛酸铅纳米复合材料有望提高氧化银的催化效率，同时也可以降低成本。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种氧化银纳米粒子粒径可控的氧化银/钛酸铅纳米复合材料的制备方法。
[0006]本发明的氧化银/钛酸铅纳米复合材料的制备方法包括以下步骤:
1)将1~1.5mmol钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片加入到30~40mL去离子水中，搅拌得到悬浊液；暗室条件下，在所得悬浊液中加入10~20mL巴比妥酸水溶液，使巴比妥酸与钛酸铅的摩尔比为1:1~12:5，搅拌12~24h ；
2)在步骤1)所得悬浊液中加入硝酸银溶液，使钛酸铅与硝酸银的摩尔比为5:3~4:1，继续在暗室中搅拌l~5h;然后将悬浊液置于波长λ > 400nm的氙灯下，搅拌进行光沉积反应；所得产物依次用去离子水和无水乙醇洗涤，在40~60°C保温烘干，得到氧化银/钛酸铅纳米复合材料。
[0007]本发明中，所述的钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片可采用CN 103898607 A，《一种钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片的制备方法》公开的方法获得。
[0008]本发明中，所述的巴比妥酸、硝酸银均不低于化学纯。
[0009]本发明制备过程中，巴比妥酸一方面可以作为氧化剂，另一方面可以减小氧化银在钛酸铅表面上的成核能。通过调节氙灯的工作电流和光沉积反应时间，可以调控纳米氧化银的平均粒径，一般调节氙灯的工作电流在15~22A。
[0010]本发明操作简便，这种氧化银/钛酸铅纳米复合材料有利于提高氧化银的催化活性。
【附图说明】
[0011 ]图1是实施例1所得氧化银/钛酸铅纳米复合材料的SEM照片；
图2是实施例2所得氧化银/钛酸铅纳米复合材料的SEM照片；
图3是实施例2所得氧化银/钛酸铅纳米复合材料的Ag的XPS谱图；
图4是实施例2所得氧化银/钛酸铅纳米复合材料在可见光下降解MB的动力学曲线图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合实施例进一步说明本发明方法。
[0013]实施例1
1)将1.2mmol钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片加入到30mL去离子水中，搅拌得到悬浊液；暗室条件下，在所得悬浊液中加入20mL巴比妥酸水溶液，使巴比妥酸与钛酸铅的摩尔比为5:3，搅拌 17h ;
2)在步骤1)所得悬浊液中加入10mL、40mmol/L硝酸银溶液，继续在暗室中搅拌2h;然后将悬浊液置于波长λ > 400nm的氙灯下，调节氙灯工作电流为15A，搅拌下光照12h ;所得产物依次用去离子水和无水乙醇洗涤，在50°C保温烘干，得到氧化银/钛酸铅纳米复合材料。其SEM如图1所示，其中氧化银的平均粒径为34.61nm，尺寸分布较集中，光催化MB的动力学常数为-0.01990min ^
[0014]实施例2
1)将lmmol钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片加入到40mL去离子水中，搅拌得到悬浊液；暗室条件下，在所得悬浊液中加入10mL巴比妥酸水溶液，使巴比妥酸与钛酸铅的摩尔比为12:5，搅拌 12h ；
2)在步骤1)所得悬浊液中加入10mL、40mmol/L硝酸银溶液，继续在暗室中搅拌3h;然后将悬浊液置于波长λ > 400nm的氙灯下，先调节氙灯工作电流为22Α，搅拌下光照lh，然后调节工作电流为15A，搅拌下光照4h ;所得产物依次用去离子水和无水乙醇洗涤，在40°C保温烘干，得到氧化银/钛酸铅纳米复合材料。其SEM如图2所示，其中氧化银的平均粒径为40.66nm，尺寸分布较广。Ag的XPS如图3所示，Ag3d3/2和Ag3d5/2的峰位分别是373.467eV和367.463eV，说明附着在钛酸铅片上的纳米颗粒是氧化银。可见光催化降解MB的动力学曲线如图4所示，模拟动力学常数为-0.02259min ^
[0015]实施例3
1)将1.5mmol钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片加入到40mL去离子水中，搅拌得到悬浊液；暗室条件下，在所得悬浊液中加入10mL巴比妥酸水溶液，使巴比妥酸与钛酸铅的摩尔比为1:1，搅拌 15h ;
2)在步骤1)所得悬浊液中加入10mL、40mmol/L硝酸银溶液，继续在暗室中搅拌2h;然后将悬浊液置于波长λ > 400nm的氙灯下，调节氙灯工作电流为22Α，搅拌下光照4h;所得产物依次用去离子水和无水乙醇洗涤，在60°C保温烘干，得到氧化银/钛酸铅纳米复合材料。光催化MB的动力学常数为-0.01844min ^
【主权项】
1.一种氧化银/钛酸铅纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤: 1)将1~1.5mmol钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片加入到30~40mL去离子水中，搅拌得到悬浊液；暗室条件下，在所得悬浊液中加入10~20mL巴比妥酸水溶液，使巴比妥酸与钛酸铅的摩尔比为1:1~12:5，搅拌12~24h ； 2)在步骤1)所得悬浊液中加入硝酸银溶液，使钛酸铅与硝酸银的摩尔比为5:3~4:1，继续在暗室中搅拌l~5h;然后将悬浊液置于波长λ > 400nm的氙灯下，搅拌进行光沉积反应；所得产物依次用去离子水和无水乙醇洗涤，在40~60°C保温烘干，得到氧化银/钛酸铅纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的氧化银/钛酸铅纳米复合材料的制备方法，其特征是所述的巴比妥酸、硝酸银均不低于化学纯。
【专利摘要】本发明涉及氧化银/钛酸铅纳米复合材料的制备方法，该复合材料由钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片和沉积在钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片上的氧化银纳米粒子组成。采用巴比妥酸辅助的光沉积法制备，通过控制光照强度和光照反应时间，来调节所沉积氧化银纳米粒子的平均粒径，得到负载氧化银纳米粒子的氧化银/钛酸铅纳米复合材料。该复合材料增强了氧化银的催化活性，可用于指导氧化银与其它半导体纳米材料的复合。
【IPC分类】B01J23/66
【公开号】CN105289604
【申请号】CN201510666980
【发明人】任召辉, 陈芳, 韩高荣, 沈鸽
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月16日