一種新型AgCl/Ag核殼結(jié)構(gòu)納米可見(jiàn)光催化劑的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型不對(duì)稱(chēng)核殼結(jié)構(gòu)的AgCl/Ag納米材料的制備方法，所采用的主要技術(shù)原理如下：利用殼聚糖只溶于酸性介質(zhì)的特性將之溶解在含有鹽酸的去離子水中，然后加入一定濃度的硝酸銀溶液，在殼聚糖大分子的模板作用下形成納米尺度的AgCl，然后再向體系中引入一定量的α?氨基丙酸，利用α?氨基丙酸的還原特性將部分AgCl轉(zhuǎn)化為Ag單質(zhì)生長(zhǎng)在AgCl的表面形成核殼型納米結(jié)構(gòu)，本發(fā)明具有制備方法簡(jiǎn)便、易得、不需要特殊的設(shè)備，更容易推廣的優(yōu)點(diǎn)，且整個(gè)制備體系都是由無(wú)毒物質(zhì)組成。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種新型AgC I /Ag核殼結(jié)構(gòu)納米可見(jiàn)光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種可見(jiàn)光催化劑的制備方法，具體涉及一種新型AgCl/Ag核殼結(jié)構(gòu) 納米可見(jiàn)光催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球工業(yè)化迅猛發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，從空氣到水體再到土 壤無(wú)一幸免，因此治理污染成為國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)，也是當(dāng)前科技領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之 一。傳統(tǒng)的污水治理方法包括物理化學(xué)法和生物法兩大類(lèi)，雖然都有一定的效果，但也都不 同程度地存在一些缺點(diǎn)。如前者一般處理成本較高、容易形成二次污染等，而后者則對(duì)難降 解的有機(jī)物處理效率不高，因此尋找優(yōu)異、高效、綠色、低耗的水處理方法是所有環(huán)境工作 者迫切需要解決的問(wèn)題。半導(dǎo)體光催化技術(shù)是近些年來(lái)興起的一種新型綠色環(huán)境治理技 術(shù)，被認(rèn)為是最有前途和最有效的處理方法之一。其中納米尺度的、能響應(yīng)太陽(yáng)光的催化技 術(shù)最受歡迎，它能夠利用太陽(yáng)能將難降解的有機(jī)物完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和其他無(wú)機(jī)小 分子，具有高效、清潔、對(duì)環(huán)境和污染物無(wú)特殊要求等特點(diǎn)。而且納米可見(jiàn)光催化劑不僅可 以應(yīng)用到污水處理方面，還廣泛應(yīng)用于空氣凈化、土壤修復(fù)、殺菌消毒等領(lǐng)域。
[0003] 最早受到關(guān)注的半導(dǎo)體光催化劑是二氧化鈦，然而二氧化鈦的內(nèi)稟特性使其投入 實(shí)際應(yīng)用存在局限性，如二氧化鈦的禁帶寬度較大(3~3.2V)，僅能對(duì)紫外光有吸收，而太陽(yáng) 能到達(dá)地球表面后只有4~5%的紫外光，因而對(duì)太陽(yáng)光的利用度非常低。通常使用二氧化鈦 做催化劑的時(shí)候都需要采用高壓汞燈之類(lèi)的專(zhuān)用紫外光源，不僅消耗電能，而且由于紫外 線對(duì)人體有傷害，對(duì)整個(gè)光催化設(shè)備也有很高要求，從而使得處理量受到限制。相比較而 言，具有可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化劑的應(yīng)用更容易實(shí)現(xiàn)，因此，探索新方法制備新形貌的、具有 高的光催化活性的可見(jiàn)光催化劑具有重要意義。如現(xiàn)有技術(shù)授權(quán)公告號(hào):CN101733161B的 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，該發(fā)明實(shí)施例提供一種殼聚糖負(fù)載金屬硫化物光催化劑的制備方法。屬于 有機(jī)無(wú)機(jī)雜化光催化劑材料制備領(lǐng)域。該方法包括如下步驟:制備殼聚糖金屬離子配合物； 配制前驅(qū)液;光化學(xué)反應(yīng);光催化劑的后處理:光化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后即 得殼聚糖負(fù)載金屬硫化物光催化劑。該發(fā)明具有制備工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)可控性 好、實(shí)用性強(qiáng)、設(shè)備要求低等優(yōu)點(diǎn)。所制備的殼聚糖負(fù)載金屬硫化物光催化劑在紫外光、可 見(jiàn)光或自然太陽(yáng)光下可降解甲基橙、亞甲基藍(lán)等有機(jī)物，作為光催化劑在降解有機(jī)污染物 方面具有較好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種制備方法簡(jiǎn)便、易得、不需要特殊的設(shè)備的一種新型AgCl/Ag核殼 結(jié)構(gòu)納米可見(jiàn)光催化劑的制備方法。
[0005] 本發(fā)明為解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為： 一種新型A g C1 / A g核殼結(jié)構(gòu)納米可見(jiàn)光催化劑，該催化劑的核結(jié)構(gòu)為A g C1，殼結(jié)構(gòu)為 Ag，利用殼聚糖只溶于酸性介質(zhì)的特性將之溶解在含有鹽酸的去離子水中，加入一定濃度 的硝酸銀溶液，在殼聚糖大分子的模板作用下形成納米尺度的AgCl，再向體系中引入一定 量的氨基丙酸，利用氨基丙酸的還原特性將部分AgCl轉(zhuǎn)化為Ag單質(zhì)生長(zhǎng)在AgCl的表面 形成核殼型納米結(jié)構(gòu)。
[0006] 上述催化劑的核與殼之間以非對(duì)稱(chēng)形式復(fù)合。
[0007] 一種新型AgCl/Ag核殼結(jié)構(gòu)納米可見(jiàn)光催化劑的制備方法，包括以下步驟： 將濃度為36%的濃鹽酸加入去離子水中，并加入殼聚糖攪拌1~2小時(shí)使之溶解，然后加 入硝酸銀，并攪拌均勻后加入還原劑，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，得到紫色懸浮液； 將紫色懸浮液靜置12小時(shí)，所得紫色沉淀離心分離并用去離子水清洗1-5次，即制得 AgCl/Ag核殼納米復(fù)合物。
[0008] 作為優(yōu)選，其特征在于： 上述36%的濃鹽酸加入去離子水的操作溫度為15°C~25°C ; 上述殼聚糖攪拌溶解后的濃度為〇. 5g-l. 5g/L; 上述硝酸銀加入后，該硝酸銀在溶液中的濃度為〇. 05~0.15 mol · L-l; 上述還原劑加入后，該還原劑在溶液中濃度為0.05~0.15 mol · L-1。
[0009] 作為優(yōu)選，上述的還原劑為α-氨基丙酸，是一種氨基酸，從而使得所制備的光催化 劑完全生物相容，可以應(yīng)用到飲用水凈化和與人類(lèi)生活密切相關(guān)環(huán)境的空氣凈化等領(lǐng)域。
[0010] 作為優(yōu)選，上述所得紫色沉淀離心分離并用去離子水清洗2次。
[0011] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、 所得到的AgCl /Ag納米復(fù)合光催化劑對(duì)陰面房間的散射光具有響應(yīng)，能夠完成對(duì)模 型有機(jī)物的完全降解； 2、 整個(gè)制備體系都是由無(wú)毒物質(zhì)組成的，特別是殼聚糖是一種生物相容性良好的物 質(zhì)，其本身就來(lái)源于甲殼類(lèi)動(dòng)物的殼，而氨基丙酸是一種氨基酸，從而使得所制備的這種 光催化劑完全生物相容，可以應(yīng)用到飲用水凈化和與人類(lèi)生活密切相關(guān)環(huán)境的空氣凈化等 領(lǐng)域； 3、 制備方法簡(jiǎn)便、易得、不需要特殊的設(shè)備，更容易推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1實(shí)施例1的AgCl /Ag納米核殼結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡鏡圖像 圖2實(shí)施例2的AgCl /Ag納米核殼結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡鏡圖像 圖3模型染料(羅丹明B)和與AgCl /Ag納米核殼光催化劑混合并置于陰面房間三天后 的數(shù)碼圖像 圖4模型染料(亞甲基藍(lán))和與AgCl /Ag納米核殼光催化劑混合并置于陰面房間三天 后的數(shù)碼圖像。 具體實(shí)施例
[0013] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的制備方案不受 限于這些實(shí)施例。
[0014] 實(shí)施例： (1)將1 mL的濃鹽酸加到20 mL去離子水中，加入0.2 g的殼聚糖并攪拌1小時(shí)使之完全 溶解，所述濃鹽酸濃度為36%; (2) 加入硝酸銀，使其濃度為0.1 mol丄_1，攪拌均勻后加入α-氨基丙酸，使其濃度為 0·2 mol.L-1; (3) 繼續(xù)攪拌1小時(shí)后，將反應(yīng)體系靜置12小時(shí)，將所得紫色沉淀離心分離并用去離子 水清洗兩次留用。這些紫色沉淀通過(guò)透射電子顯微鏡表征可以看到明顯的非對(duì)稱(chēng)核殼結(jié) 構(gòu)，如圖1。
[0015] (4)所有步驟都在環(huán)境溫度下完成，環(huán)境溫度為15°C~25°C下。
[0016] 實(shí)施例2: (1) 將1.5 mL的濃鹽酸加到20 mL去離子水中，加入0.3 g的殼聚糖并攪拌2小時(shí)使之完 全溶解，所述濃鹽酸濃度為36%; (2) 加入硝酸銀，使其濃度為0.15 mol·L-1,攪拌均勻后加入α-氨基丙酸，使其濃度為 0.3 mol * L-1； (3) 繼續(xù)攪拌1小時(shí)后，將反應(yīng)體系靜置12小時(shí)，用吸管吸去上層清液，再加入20 mL的 去離子水，攪拌5分鐘后繼續(xù)靜置并重復(fù)上述操作2次以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物的清洗。將所得紫色沉 淀離心分離并用去離子水清洗兩次留用。這些紫色產(chǎn)物形貌通過(guò)透射電子顯微鏡表征，可 以看到明顯的核殼結(jié)構(gòu)，如圖2。
[0017] (4)所有步驟都在環(huán)境溫度下完成，環(huán)境溫度為15°C~25°C下。
[0018] 核殼型AgCl/Ag復(fù)合納米材料光催化劑的性能研究 取適量步驟一所制得的AgCl/Ag復(fù)合納米光催化劑超聲分散在濃度為20 mg·L-1的模 型染料水溶液中，于暗處攪拌0.5小時(shí)達(dá)到吸附平衡后，在不同可見(jiàn)光源輻照下開(kāi)始光催化 性能研究實(shí)驗(yàn)，這些光源包括:氙燈、家用日光燈和自然光，自然光可以是太陽(yáng)光直接照射， 也可以是陰面房間里自然光的散射光。每隔一定時(shí)間間隔取約三毫升左右的催化體系液體 離心分離，取上層清液通過(guò)紫外可見(jiàn)分光光譜儀分析模型染料的特征峰吸光度值來(lái)判斷光 催化的進(jìn)程直至染料完全降解，完全脫色所需時(shí)間與光強(qiáng)度有關(guān)。模型染料可以是亞甲基 蘭、羅丹明B、甲基橙、甲基紫等多種，除模型染料外，被降解的物質(zhì)還可以是其他有機(jī)污染 物，如硝基苯等。典型示例見(jiàn)圖3。
[0019] 對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
[0020] 實(shí)驗(yàn)方法:設(shè)置實(shí)驗(yàn)組A和對(duì)照組B，其中實(shí)驗(yàn)組為本實(shí)施例所的產(chǎn)品，分別對(duì)其特 征和降解做記錄，結(jié)果如下表1。
[0021] 從上表可以看出，實(shí)驗(yàn)組在模型染料、降解速度、明顯優(yōu)與對(duì)照組，且可以看出本 實(shí)施例所得產(chǎn)品在降解模型染料方面具有較好的應(yīng)用前景，降解速度優(yōu)于試驗(yàn)組，可以更 好的減少降解周期。
[0022] 雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)所做的更動(dòng)和潤(rùn)飾，均應(yīng)屬于本發(fā) 明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納米可見(jiàn)光催化劑，包括殼與核結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的核結(jié)構(gòu)為AgCl，殼結(jié) 構(gòu)為Ag。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述納米可見(jiàn)光催化劑，其特征在于:所述的核與殼之間以非對(duì)稱(chēng)形 式復(fù)合。3. -種新型AgCl/Ag核殼結(jié)構(gòu)納米可見(jiàn)光催化劑的制備方法，其特征在于以下步驟： 1) 將濃度為36%的濃鹽酸加入去離子水中，并加入殼聚糖攪拌1~2小時(shí)使之溶解，然后 加入硝酸銀，并攪拌均勻后加入還原劑，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，得到紫色懸浮液； 2) 將紫色懸浮液靜置12小時(shí)，所得紫色沉淀離心分離并用去離子水清洗1-5次，即制得 AgCl/Ag核殼納米復(fù)合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 所述的步驟1)中： 所述的36%的濃鹽酸加入去離子水的操作溫度為15 °025 °C ; 所述的殼聚糖攪拌溶解后的濃度為〇. 5g-l. 5g/L; 所述的硝酸銀加入后，該硝酸銀在溶液中的濃度為〇. 05~0.15 mol · L-l; 所述的還原劑加入后，該還原劑在溶液中濃度為0.05~0.15 mol · L-1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中所述的還原劑為α-氨基丙 酸。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟3)所述的去離子水清洗為2次。
【文檔編號(hào)】C02F1/30GK106076371SQ201610386032
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日 公開(kāi)號(hào)201610386032.9, CN 106076371 A, CN 106076371A, CN 201610386032, CN-A-106076371, CN106076371 A, CN106076371A, CN201610386032, CN201610386032.9
【發(fā)明人】董麗紅, 管桂芝, 魏軒, 趙興隆
【申請(qǐng)人】通化師范學(xué)院