一种表面等离子体可见光催化剂Ag/AgCl的网络结构的氧化合成方法

摘要

本发明涉及一种表面等离子体可见光催化剂Ag/AgCl的网络结构的氧化合成方法：包括以下两个步骤：一、纳米银线的合成。配置银盐和表面活性剂溶液，将其同时逐滴加入盛有少量加热到一定温度有机溶剂的三颈烧瓶中，反应一段时间，银线生成。二、氧化和离子交换形成Ag/AgCl网络结构。称取氯酸盐，并将其配成溶液。将溶液缓慢滴加入上述体系，反应片刻，冷却，将样品进行离心，洗涤，干燥，收集得产物。本发明工艺简单，制备条件通用，产物形貌稳定，纯度高，且产物处理简单，适合中等规模工业生产。

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米材料技术领域，尤其涉及一种表面等离子体可见光催化剂Ag/AgCl的网络结构的氧化合成方法。

背景技术

纳米科学技术是20世纪80年代末产生的一项正在迅猛发展的新技术。所谓纳米技术是指用若干分子或原子构成的单元——纳米微粒，制造材料或微型器件的科学技术。纳米微粒是指尺寸介于1～100 nm之间的金属或半导体的细小颗粒。纳米微粒所具有的特殊结构层次，赋予了它许多特殊的性质和功能，纳米粒子具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应及介电限域效应等导致纳米粒子的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子，这就使它具有广泛的应用前景。

卤化银广泛应用于制造照片胶卷,胶版和胶纸上.氯化银在电化学中也有非常重要的应用,银一氯化银参比电极不易极化,因而能够提供较精确的数据.卤化银的光敏感性和不稳定性限制了其在光催化方面的应用,如果能够使卤化银在光照射下稳定存在就能将其应用于光催化方面.而纳米尺度的金属银在近紫外光区有较强的吸收,通过调整金属银的大小，形状以及纳米颗粒所处的环境能够使其吸收光谱发生红移。理论上,可以利用银纳米颗粒来增强光催化材料对太阳光的吸收。本实验中将银与氯化银进行有效的复合，形成Ag/AgCl的网络结构，首先，由于金属银与氯化银的紧密接触,使体系内所产生的电子能更容易传递到金属银颗粒上,有效的促进了电子和空穴的分离进而提高了量子效率，保证了体系的稳定性；其次，这种新颖的网络结构有较大的比表面积，能提供更多光催化的活性位点，提高催化效率；再次，Ag/AgCl的网络结构有效地拓展了体系对可见光的响应,使其在整个可见光区都有很强的吸收,大大提高了对太阳光的利用率。这种方法拓宽了通过金属表面等离子体共振效应加强光催化材料对可见光吸收的途径,进而提高了光催化材料的性能。

发明内容

本发明的目的是提供了一种表面等离子体可见光催化剂Ag/AgCl的网络结构的氧化合成方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种表面等离子体可见光催化剂Ag/AgCl的网络结构的氧化合成方法，具体步骤如下：

 (1)纳米银线的合成

称取银盐和表面活性剂，将其分别溶于溶剂中，得到银盐溶液和表面活性剂溶液；取少量溶剂于三颈烧瓶中，磁力搅拌并加热至160~180℃，待溶剂温度稳定后，将银盐溶液和表面活性剂溶液同时逐滴加入到所述三颈烧瓶中，反应70-80分钟后，生成纳米银线；其中：银盐和表面活性剂的摩尔比为1：1；

(2)氧化和离子交换形成Ag/AgCl网络结构

称取氯酸盐，溶于溶剂中，得到氯酸盐溶液，将溶液缓慢加入到步骤(1)所得体系中，反应0-60分钟，冷却，将样品进行离心，洗涤，干燥，即得所需产物：其中：银盐与氯酸盐的摩尔比为1:1。

本发明中，步骤(1)和步骤(2)中所述溶剂均为乙二醇，纯度等级为分析纯。

本发明中，所述银盐为硝酸银，其浓度为0.12mol/L。

本发明中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，其平均分子质量为1300000。

本发明中，所述氯酸盐为氯化铜，其浓度为0.12mol/L。

本发明中，步骤(1)中所述加热采用油浴锅，整个加热过程有冷凝回流装置。

本发明中，步骤(2)所述洗涤是用乙醇和去离子水分别洗涤产物。

本发明中，步骤(2)中所述干燥是在60℃真空干燥箱中干燥10h。

   由于采用上述方案，本发明具有以下有益效果：

1、本发明实现了利用常见的铜盐和氯酸盐为前驱体，通过加热回流首次合成了Ag/AgCl网络结构的复合材料。

2、本发明的方法对产物的形貌有很高的调控性。

3、本发明采用简单无机盐作为反应物，具有很强的通用性。

4、本发明制备的产物具有良好的对有机污染物的光催化降解性能，可以作为高性能光催化剂，有较为广阔的发展前景和应用空间。

5、本发明的工艺简单，制备条件通用，产物形貌稳定、纯度高，且产物处理方便简洁，适合于中等规模工业生产。

6、本发明的方法具有条件温和、加热均匀、节能高效、易于控制等特点。

附图说明

图1为实施例1中在200nm的倍数下得到的中间产物的SEM照片。

图2为实施例1中在600nm的倍数下得到的产物的SEM照片。

图3为实施例1中在200nm的倍数下得到的产物的TEM照片。

图4为实施例1所得产物的XRD图谱。

图5为实施例1所得产物的EDS图谱。

图6为实施例2中在200nm的倍数下得到的产物的SEM照片。

图7为实施例3中在200nm的倍数下得到的产物的SEM照片。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

第一步：分别称取0.204g AgNO₃，0.1332g 聚乙烯吡咯烷酮（PVP），0.204g CuCl₂·2H₂O置于三个标号分别为A,B,C的20ml的反应瓶中，分别加入10ml 乙二醇超声至溶解为透明溶液。

第二步：量取10ml乙二醇于50ml的三颈烧瓶中，加入磁子，并固定于铁架台上，置于油浴锅中，搭好回流冷凝装置，开启回流水和油浴锅开关，设置温度为160℃，并开启磁力搅拌。

第三步：等油浴锅达到设置温度并稳定，同时逐滴加入AgNO₃溶液和PVP溶液，滴加时间持续十分钟。

第四步：反应八十分钟，溶液变为乳白色，逐滴加入CuCl₂溶液，滴加时间持续十分钟。

第五步：反应十分钟，关闭油浴锅和冷凝水，并将油浴锅移出液面，冷却至室温，用无水乙醇和去离子水洗涤数次，置于真空干燥箱中干燥。

图1为实施例1中在200nm的倍数下得到的中间产物银线产物的SEM照片；图2为实施例1中在200nm的倍数下得到的产物的SEM照片；图3为实施例1所得产物的TEM图片；图4为实施例1所得产物的XRD图谱，说明复合物中的既有AgCl，又有Ag存在。图5为实施例1所得产物的EDS图谱,Ag的原子数多于Cl的原子数，进一步佐证了产物为Ag/AgCl复合物。

实施例2

第一步：分别称取0.204g AgNO3，0.1332g 聚乙烯吡咯烷酮（PVP），0.102g CuCl₂·2H₂O置于三个标号分别为A,B,C的20ml的反应瓶中，分别加入10ml 乙二醇超声至溶解为透明溶液。

第二步：量取10ml乙二醇于50ml的三颈烧瓶中，加入磁子，并固定于铁架台上，置于油浴锅中，搭好回流冷凝装置，开启回流水和油浴锅开关，设置温度为160℃，并开启磁力搅拌。

第三步：等油浴锅达到设置温度并稳定，同时逐滴加入AgNO3溶液和PVP溶液，滴加时间持续十分钟。

第四步：反应八十分钟，溶液变为乳白色，逐滴加入CuCl₂溶液，滴加时间持续十分钟。

第五步：反应四十分钟，关闭油浴锅和冷凝水，并将油浴锅移出液面，冷却至室温，用无水乙醇和去离子水洗涤数次，置于真空干燥箱中干燥。

图5为实施例2中在200nm的倍数下得到的产物的SEM照片。由图片可以看出，在此条件下依然能形成Ag/AgCl的网络结构，只是网较粗，相对比表面积较小。

实施例3

第一步：分别称取0.204g AgNO₃，0.1332g 聚乙烯吡咯烷酮（PVP），0.204g CuCl₂·2H₂O置于三个标号分别为A,B,C的20ml的反应瓶中，分别加入10ml 乙二醇超声至溶解为透明溶液。

第二步：量取10ml乙二醇于50ml的三颈烧瓶中，加入磁子，并固定于铁架台上，置于油浴锅中，搭好回流冷凝装置，开启回流水和油浴锅开关，设置温度为180℃，并开启磁力搅拌。

第三步：等油浴锅达到设置温度并稳定，同时逐滴加入AgNO3溶液和PVP溶液，滴加时间持续十分钟。

第四步：反应八十分钟，溶液变为乳白色，逐滴加入CuCl2溶液，滴加时间持续十分钟。

第五步：反应四十分钟，关闭油浴锅和冷凝水，并将油浴锅移出液面，冷却至室温，用无水乙醇和去离子水洗涤数次，置于真空干燥箱中干燥。

图6为实施例2中在200nm的倍数下得到的产物的SEM照片。由图片可以看出，在此条件下依然能形成Ag/AgCl的网络结构，网间距较大，较为疏松。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，在不脱离本发明的范畴的情况下所做出的修改都在本发明的保护范围之内。