專利名稱：：一種制備Ag<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>@g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>復(fù)合可見光催化材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合可見光催化劑及其制備方法，屬于納米復(fù)合材料和環(huán)境治理中光催化
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：近年來，能源短缺和環(huán)境污染日益嚴重，因此，為了實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展，可見光催化技術(shù)作為一種可以有效地治理環(huán)境污染，開發(fā)新能源的技術(shù)引起了研究者們的極大興趣，并被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護、清潔能源制備(太陽能轉(zhuǎn)化為氫能)等領(lǐng)域。而作為光催化技術(shù)的核心，光催化劑的開發(fā)尤為重要。長期以來，大多的光催化劑的研究集中在TiO2等半導(dǎo)體氧化物方面，但它們對可見光響應(yīng)差，不足以達到充分利用太陽光的目的。因此，為了提高光催化材料的性能，通過摻雜、復(fù)合等方法來開發(fā)出新型高效的可見光催化劑，日益成為光催化研究的熱點。2010年，Yi等人[ZhiguoYi,JinhuaYe,NaokiKikugawa,TetsuyaKako,ShuxinOuyang,HilaryStuart-ffi11iams,HuiYang,JunyuCao,WenjunLuo,ZhaoshengLi,YunLiuandRayL.Withers.Anorthophosphatesemiconductorwithphotooxidationpropertiesundervisible-lightirradiation.NatureMater.,2010,9,559-564.]首先報道Ag3PO4在可見光照射下，具有強的光解水和光降解活性。但是，在沒有電子犧牲劑的情況下，Ag3PO4極不穩(wěn)定，易發(fā)生光自蝕反應(yīng)而被還原為Ag(4Ag3P04+6H20+12h++12e_—12Ag+4H3P04+302)，極大的降低了它的實用價值。而與其他半導(dǎo)體材料復(fù)合作為一種解決其穩(wěn)定性的一個行之有效的方案，尋找低成本、高效的半導(dǎo)體材料顯得非常重要。g-C3N4作為一種新型碳材料衍生物，是一種由三嗪環(huán)(-C3N3)單元組成的類石墨相的層狀結(jié)構(gòu)化合物，片層由C-N共價鍵組成，層與層之間存在的微弱的范德華力，使陰陽離子能插入其間，通過離子-η相互作用和靜電作用而形成g_C3N4插層化合物，而且其帶隙較窄(2.7eV)，對可見光有響應(yīng)性，來源豐富，合成成本很低。雖然現(xiàn)今已經(jīng)廣泛報道Ag3PO4與其他半導(dǎo)體材料的復(fù)合光催化材料[LeiLiu,JinchengLiuandDarrenDelaiSun.GrapheneOxideEnwrappedAg3PO4CompositeTowardsaHighlyEfficientandStableVisible-Light-1nducedPhotocatalystforWaterPurification.Catal.Sc1.Technol.2012,2:2525-2532.]，g_C3N4與其他材料的復(fù)合亦有報導(dǎo)[YajunWang,XiaojuanBal,ChengsiPan,JunHeandYongfaZhu.EnhancementofphotocatalyticactivityofBi2WO6hybridizedwithgraphite-likeC3N4.J.Mater.Chem.2012,22:11568-11573.]。但通過將磷酸銀負載在g_C3N4上制備新型的Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合可見光催化材料目前尚未見報道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明采用一種簡單的化學(xué)沉積法，通過磷酸根離子與修飾在g_C3N4表面的銀離子之間的原位析出反應(yīng)，合成出磷酸銀負載的Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合可見光催化材料。制備方法簡單易行，合成條件溫和，成本低。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種利用g_C3N4作為載體，硝酸銀和磷酸鈉分別作為銀離子源和磷酸根離子源，制備Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合材料的方法，包括如下步驟(I)稱取g-C3N4粉末，加入到去離子水中，超聲分散O.52小時；(2)稱取硝酸銀，溶解在⑴中的分散液中，使硝酸銀濃度為O.05O.5M，持續(xù)攪拌I4小時；(3)按銀離子與磷酸根離子的摩爾比為3I，量取O.05O.5M的磷酸鈉溶液中的一種，將其加入到(2)形成的溶液中，持續(xù)攪拌1024小時；(4)將步驟⑷中得到的產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥后，得到Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合材料；在復(fù)合材料中，g-C3N4的質(zhì)量比例范圍為本發(fā)明首次將Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合材料應(yīng)用于光催化領(lǐng)域，層狀結(jié)構(gòu)的g-C3N4比表面積大，既是一種良好的載體，又是一種有機半導(dǎo)體光催化劑。圖1為實施例1中制備的Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合材料對甲基橙的降解速率圖，圖2為實施例1中制備的Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合材料對甲基橙連續(xù)4次的降解性能圖(用量O.03g/15ml甲基橙溶液)。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。實施例1稱取O.1860g的g_C3N4粉末，加入到30ml的去離子水中，超聲30分鐘，然后稱取2.0385g(0.012mol)硝酸銀溶于上述分散液中，持續(xù)攪拌4小時。隨后量取濃度為O.25M的Na3PO4溶液16ml緩慢滴加至上述混合溶液中，持續(xù)反應(yīng)24小時，對產(chǎn)物進行洗滌、干燥處理，得到對應(yīng)的Ag3PO4Og-C3N4-1O%復(fù)合可見光催化材料。測試該Ag3PO4Og-C3N4-1O%可見光催化材料對于甲基橙的光催化性能，如圖1所示。實施例2稱取O.0881g的g_C3N4粉末，加入到30ml的去離子水中，超聲30分鐘，然后稱取2.0385g(0.012mol)硝酸銀溶于上述分散液中，持續(xù)攪拌4小時。隨后量取濃度為O.25M的Na3PO4溶液16ml緩慢滴加至上述混合溶液中，持續(xù)反應(yīng)24小時，對產(chǎn)物進行洗滌、干燥處理，得到對應(yīng)的Ag3P04@g-C3N4-5%復(fù)合可見光催化材料。實施例3稱取O.4186g的g_C3N4粉末，加入到30ml的去離子水中，超聲30分鐘，然后稱取2.0385g(0.012mol)硝酸銀溶于上述分散液中，持續(xù)攪拌4小時。隨后量取濃度為O.25M的Na3PO4溶液16ml緩慢滴加至上述混合溶液中，持續(xù)反應(yīng)24小時，對產(chǎn)物進行洗滌、干燥處理，得到對應(yīng)的Ag3P04@g-C3N4-20%復(fù)合可見光催化材料。實施例4稱取O.0169g的g_C3N4粉末，加入到30ml的去離子水中，超聲30分鐘，然后稱取2.0385g(0.012mol)硝酸銀溶于上述分散液中，持續(xù)攪拌4小時。隨后量取濃度為O.25M的Na3PO4溶液16ml緩慢滴加至上述混合溶液中，持續(xù)反應(yīng)24小時，對產(chǎn)物進行洗滌、干燥處理，得到對應(yīng)的Ag3PO4Og-C3N4-1%復(fù)合可見光催化材料。實施例5稱取O.1456g的g_C3N4粉末，加入到30ml的去離子水中，超聲30分鐘，然后稱取2.0385g(0.012mol)硝酸銀溶于上述分散液中，持續(xù)攪拌4小時。隨后量取濃度為O.25M的Na3PO4溶液16ml緩慢滴加至上述混合溶液中，持續(xù)反應(yīng)24小時，對產(chǎn)物進行洗滌、干燥處理，得到對應(yīng)的Ag3P04@g-C3N4-8%復(fù)合可見光催化材料。實施例6稱取1.6743g的g_C3N4粉末，加入到30ml的去離子水中，超聲30分鐘，然后稱取2.0385g(0.012mol)硝酸銀溶于上述分散液中，持續(xù)攪拌4小時。隨后量取濃度為O.25M的Na3PO4溶液16ml緩慢滴加至上述混合溶液中，持續(xù)反應(yīng)24小時，對產(chǎn)物進行洗滌、干燥處理，得到對應(yīng)的Ag3P04@g-C3N4-50%復(fù)合可見光催化材料。權(quán)利要求1.一種制備Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合可見光催化材料的方法,其特征在于利用g-C3N4作為載體，硝酸銀和磷酸鈉分別作為銀離子源和磷酸根離子源，其制備包括如下步驟(1)稱取g_C3N4粉末，加入到去離子水中，超聲分散O.52小時；(2)稱取硝酸銀，溶解在(I)形成的分散液中，使硝酸銀濃度為O.05O.5M，并持續(xù)攪拌I4小時；(3)稱量十二水磷酸鈉，溶解在去離子水中，配置成O.05O.5M的磷酸鈉溶液；(4)按銀離子與磷酸根離子的摩爾比為31，將(3)中的溶液緩慢滴加至⑵形成的溶液中，持續(xù)攪拌1024小時；(5)將步驟(4)中得到的產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥后，得到Ag3PO4Og-C3N4復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，g_C3N4的質(zhì)量比例范圍為1%50wt%。全文摘要本發(fā)明公開了一種新型高效Ag3PO4@g-C3N4復(fù)合可見光催化材料的制備方法。首先在超聲作用下，將具有片狀結(jié)構(gòu)的g-C3N4在銀鹽溶液中處理，使銀離子負載在g-C3N4表面，然后滴加入磷酸鈉溶液，持續(xù)攪拌，通過負載在g-C3N4表面的銀離子與磷酸根離子之間的原位析出反應(yīng)，形成Ag3PO4@g-C3N4復(fù)合材料。該方法制備過程簡單易控、操作方便、成本低、產(chǎn)物的可見光催化活性高。文檔編號B01J35/00GK103028428SQ201310016018公開日2013年4月10日申請日期2013年1月16日優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日發(fā)明者趙崇軍,張卓民,蘭永煥,錢秀珍,徐云龍,張金朝申請人:華東理工大學(xué)