制备等离子体纳米颗粒Ag/Ag2S光催化剂的方法与流程

本发明涉及光催化材料，具体是涉及一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法。

背景技术：

1、在过去的几十年里，多环芳烃化合物(pahs)表现出高毒性、持久性等特性，被认为是工业废水中监测的新兴威胁。值得注意的是，萘酚是一种重要的精细化学中间体，在自然和人为活动下，其在环境中普遍存在，并引起了广泛的关注。它们的危害已被美国环境保护署(epa)证实，也因此采取了许多措施来修复被多环芳烃化合物污染的水生环境。

2、半导体光催化作为一种绿色环保技术，可以将水分成氧气和氢，并能完全降解各种污染物，被视为是最有前景的技术之一。对于传统的半导体光催化剂，如tio2和zno，它们被证明是分解水和分解有机污染物的高效光催化材料。然而，宽带隙限制了它们的实际应用，因为它们反应所需的紫外光仅占整个太阳光的3％-5％。因此，合成一种可以被可见光激发的新型窄带隙半导体光催化剂已经引起了广泛的关注。

3、ag2s恰好是一种具有窄带隙(0.9-1.76ev)的半导体并在电子导体、光伏和发光器件等光学和电子领域有着广泛的应用。此外，据报道，ag2s具有低毒性，且对淡水底栖生物不构成急性风险。然而，由于ag2s电子-空穴对的分离能力较差，因此ag2s的光催化性能仍有待提高。

4、构建和控制不同尺寸(零、一、二、三维)的新型纳米结构形貌被认为是提高光催化剂性能的一种有效途径，因为它们的尺寸和形状在纳米晶体的性能中起着关键作用。因此，开发具有新型纳形貌的ag2s光催化剂具有重要意义。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法。

2、本发明的技术方案是：一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，包括以下步骤：

3、s1、将巯基乙酸加入水中，剧烈搅拌2h，得到混合溶液；

4、s2、向混合溶液中加入agno3并搅拌2h，得到均匀的混合物，随后加入na2s·9h2o并搅拌1h，得到颜色呈灰色的悬浮液；

5、s3、将悬浮液离心得到沉淀物a后，再用超纯水和乙醇洗涤数次，得到ag2s；

6、s4、将所述ag2s加入水溶解，随后加入硼氢化钠溶液原位还原硫化银，得到沉淀物b；

7、s5、将沉淀物b用超纯水和乙醇洗涤数次，然后在60℃下干燥过夜，得到光催化剂ag/ag2s。

8、进一步地，所述巯基乙酸的添加量为：以1l水为基准量，加入480～530μl巯基乙酸。

9、说明：通过在剧烈搅拌下将巯基乙酸(maa)加入水中，然后在通过agno3引入银离子源，从而形成核ag+/maa，从而在整个反应过程中，使maa作为结构导向剂控制纳米棒ag2s的优先生长，对材料形貌进行调控，从而制备出均一的棒状形貌ag2s。

10、进一步地，所述agno3的添加量为：以1l水为基准量，加入0.4～0.6gagno3。

11、说明：通过采用agno3向反应体系中加入银离子源，agno3的选购方便，易获取。

12、进一步地，所述na2s·9h2o的添加量为：以1l水为基准量，加入0.6～0.7gna2s·9h2o。

13、说明：通过采用na2s·9h2o向反应体系中加入银离子源，na2s·9h2o的选购方便，易获取。

14、进一步地，所述步骤s4中水、硼氢化钠溶液的添加量为：以1l水所得ag2s为基准量，加入403ml水中溶解，使用403ml硼氢化钠溶液原位还原硫化银；其中，所述硼氢化钠溶液的浓度为：0.025mm～0.2mm。

15、说明：通过引入nabh4水溶液，其可将ag+还原为锚定在ag2s表面的ag纳米颗粒，从而最终实现在室温下采用简单的原位生长法得到ag/ag2s光催化剂；在上述范围剂量浓度下的硼氢化钠溶液，其使制备的ag/ag2s光催化剂使用效果相对最优。

16、进一步地，所述步骤s1的剧烈搅拌为400～600rpm；所述步骤s2的搅拌为200～300rpm。

17、说明：采用上述剧烈搅拌、搅拌的参数条件，能够使maa与agno3引入的银离子源形成成核ag+/maa，并且在maa的作用下控制纳米棒ag2s的优先生长，从而制备出均一的棒状形貌ag2s。

18、进一步地，所述硼氢化钠溶液采用逐量加入的方式，并在加入期间辅以等离子体处理。

19、说明：通过采用逐量加入的方式向反应体系中引入nabh4，并辅以等离子体处理，能够进一步促进将反应体系中的ag+还原为锚定在ag2s表面的ag纳米颗粒，从而进一步增强所获取ag/ag2s光催化剂的性能。

20、进一步地，所述逐量加入的方法包括以下步骤：

21、1)设定等离子体放电装置的参数为：放电电压为15～30kv，频率为5～15khz，工作气体的初始流速为8～10l/min；将硼氢化钠溶液以每分钟5～10％添加量分多次加入；

22、2)当硼氢化钠溶液添加量增至20％～30％后，初始流速以0.5l/min的速率开始下降，直至达到硼氢化钠溶液添加量增至70％～80％后的恒定流速，随后保持恒定流速直至硼氢化钠溶液添加完成，停止等离子体处理。

23、说明：采用上述等离子体放电装置的参数设置，根据nabh4水溶液的添加量阶段对工作气体的流速进行调控，利用工作气体的动态调整以起到有效促进将反应体系中的ag+还原为锚定在ag2s表面的ag纳米颗粒的效果，从而进一步增强所获取ag/ag2s光催化剂的性能。

24、进一步地，所述工作气体为氮气。

25、说明：选用氮气作为工作气体，能够很好地满足工作气体的使用需求同时，获取简单，成本低。

26、本发明的有益效果是：

27、(1)本发明方法通过在ag2s表面合成ag纳米颗粒，可以在一定程度上提高纳米棒状ag2s的光催化活性，由于ag具有完美的电导率，其纳米结构可以诱导纳米棒状ag2s表面的lspr，同时，ag和ag2s之间的电子转移可能对电子与空穴的分离有积极影响。

28、(2)本发明创新性地在室温下采用简单的原位生长方法制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂，通过巯基乙酸(maa)的引入，其作为结构导向剂控制纳米棒ag2s的优先生长，对材料形貌进行调控，从而制备出均一的棒状形貌；通过nabh4水溶液的引入，其可将ag+还原为锚定在ag2s表面的ag纳米颗粒，从而最终实现在室温下采用简单的原位生长法得到ag/ag2s光催化剂。

技术特征：

1.一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，其特征在于，所述巯基乙酸的添加量为：以1l水为基准量，加入480～530μl巯基乙酸。

3.根据权利要求1所述的一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，其特征在于，所述agno3的添加量为：以1l水为基准量，加入0.4～0.6g agno3。

4.根据权利要求1所述的一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，其特征在于，所述na2s·9h2o的添加量为：以1l水为基准量，加入0.6～0.7g na2s·9h2o。

5.根据权利要求1所述的一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，其特征在于，所述步骤s4中水、硼氢化钠溶液的添加量为：以1l水所得ag2s为基准量，加入403ml水中溶解，使用403ml硼氢化钠溶液原位还原硫化银；其中，所述硼氢化钠溶液的浓度为：0.025mm～0.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，其特征在于，所述步骤s1的剧烈搅拌为400～600rpm；所述步骤s2的搅拌为200～300rpm。

7.根据权利要求1所述的一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，其特征在于，所述硼氢化钠溶液采用逐量加入的方式，并在加入期间辅以等离子体处理。

8.根据权利要求7所述的一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，其特征在于，所述逐量加入的方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种制备等离子体纳米颗粒ag/ag2s光催化剂的方法，其特征在于，所述工作气体为氮气，工作气体的初始流速为8～10l/min。

技术总结
本发明公开了一种制备等离子体纳米颗粒Ag/Ag<subgt;2</subgt;S光催化剂的方法，包括以下步骤：S1、将巯基乙酸加入水中，剧烈搅拌2h，得到混合溶液；S2、向混合溶液中加入AgNO<subgt;3</subgt;并搅拌2h，得到均匀的混合物，随后加入Na<subgt;2</subgt;S·9H<subgt;2</subgt;O并搅拌1h，得到颜色呈灰色的悬浮液；S3、将悬浮液离心得到沉淀物a后，再用超纯水和乙醇洗涤数次，得到Ag<subgt;2</subgt;S；S4、将所述Ag<subgt;2</subgt;S加入水溶解，随后加入硼氢化钠溶液原位还原硫化银，得到沉淀物b；S5、将沉淀物b用超纯水和乙醇洗涤数次，然后在60℃下干燥过夜，得到光催化剂Ag/Ag<subgt;2</subgt;S。本发明通过在Ag<subgt;2</subgt;S表面合成Ag纳米颗粒，可提高纳米棒状Ag<subgt;2</subgt;S的光催化活性，可在室温下采用简单的原位生长方法制备等离子体纳米颗粒Ag/Ag<subgt;2</subgt;S光催化剂。

技术研发人员：郭洋,宋震,石佳奇,万金忠,龙涛
受保护的技术使用者：生态环境部南京环境科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15