一种具有磁响应性的高效表面等离子体可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO制造技术

本发明专利技术公开了一种具有磁响应性的高效表面等离子体可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO。首先以氧化石墨和六水合氯化镍为前驱体，以乙二醇为溶剂通过溶剂热法得到Ni/RGO复合材料，然后以AgNO3为Ag+源，以NaCl为Cl-源，通过沉淀-沉积法在Ni/RGO表面生成AgCl，之后光照使AgCl表面部分被还原为Ag，最终形成(Ag@AgCl)-Ni/RGO复合材料。在500W氙灯照射下，(Ag@AgCl)-Ni/RGO作为催化剂，可分别在10min、20min、35min、40min和40min内降解中性红、曙红、亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B等染料，且降解率均超过95％。本发明专利技术的可见光催化剂材料具有优异的可见光催化降解效果，适用于可见光下催化降解有机污染物。

A highly effective surface plasmon visible photocatalyst composite material (Ag@AgCl) with magnetic response -Ni/RGO

The invention discloses a highly effective surface plasma visible light catalyst composite material (Ag@AgCl) with magnetic response -Ni/RGO. First, using graphite oxide and six hydrated nickel chloride as precursor, ethylene glycol as solvent by solvothermal method to obtain Ni/RGO composite materials, and then to AgNO3 as Ag+ source, using NaCl as Cl- source, through the precipitation deposition formed on the surface of Ni/RGO AgCl, after the light on the AgCl surface was also originally Ag, eventually the formation of (Ag@AgCl) -Ni/RGO composites. The 500W xenon lamp irradiation, (Ag@AgCl) -Ni/RGO as catalyst, respectively in 10min, 20min, 35min, 40min and 40min in the degradation of neutral red and eosin and methylene blue, methyl orange and Luo Danming B dye, and the degradation rate of more than 95%. The visible light catalyst material of the invention has excellent visible light catalytic degradation effect, and is suitable for the catalytic degradation of organic pollutants under visible light.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有磁响应性的高效表面等离子体可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO，属于材料制备及有机污染物降解处理

技术介绍
近年来，随着纺织、印染、石油化工等行业的迅速发展，各种含有大量难降解，色度大，COD(化学需氧量)值高的有机废水的排放量相应增多，并威胁到人类的健康和水中生物的生存。在此情况下，纳米半导体光催化技术吸引了大量研究者的注意。其中，表面等离子体光催化材料是基于贵金属的局部表面等离子体共振效应的金属----半导体复合光催化材料，这种材料充分结合了贵金属表面等离子体共振效应和复合半导体光催化剂的优点。其中有一类重要的材料是Ag@AgCl光催化材料。银纳米粒子在可见光区的表面等离子体共振吸附，能更多的捕获光子，显著增加光生电子空穴的生成，并有利于光生电子向银纳米粒子表面转移，从而实现光生电子与空穴的有效分离。电子向表面的转移使得AgCl不会发生光还原反应，保证了催化剂的高光催化活性与稳定性。此外，由于石墨烯可起到载体的连接及分散粒子作用，而且能有效地促进了光生电子空穴对的分离，增加有机物在表面的吸附作用，因而也被用于Ag@AgCl纳米粒子的载体，即Ag@AgCl/RGO复合材料。为了赋予光催化剂便于回收循环的磁性响应性，在其结构中添加磁性纳米粒子是一种常用方式，Zhong等通过溶剂热法得到Fe3O4/RGO复合材料，并以此为催化剂活性主体Ag@AgCl纳米粒子的载体，得到(Ag@AgCl)-Fe3O4/RGO复合材料[ZhongS,JiangW,HanM,etal.Graphenesupportedsilver@silverchloride&ferroferricoxidehybrid,amagneticallyseparablephotocatalystwithhighperformanceundervisiblelightirradiation[J].AppliedSurfaceScience,2015,347:242-249.]。然而，Fe3O4作为一类半金属材料，其导电性远低于金属导体。在光催化过程中，低导电性会限制电荷的迁移，从而影响到催化性能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种具有磁响应性的高效表面等离子体可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO及其制备方法和应用。Ni既是金属导体，又具有优良的磁响应性，Ni/RGO可作为一类优异的光催化剂载体。结合Ag@AgCl和Ni/RGO即可得到一种新型的具有磁响应性的高效表面等离子体可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO。本专利技术的技术方案是：一种具有磁响应性的高效表面等离子体可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO，通过以下步骤制备：首先以氧化石墨(GO)和六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)为前驱体，以乙二醇为溶剂通过溶剂热法得到Ni/RGO复合材料，其中RGO为还原型氧化石墨，然后以AgNO3为Ag+源，以NaCl为Cl-源，通过沉淀-沉积法在Ni/RGO表面生成AgCl，之后光照使AgCl表面部分被还原为Ag，最终形成(Ag@AgCl)-Ni/RGO复合材料。具体步骤如下：①将氧化石墨(GO)和六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)通过超声分散在乙二醇(EG)中形成混合分散液，超声过程可以将氧化石墨在乙二醇中剥离为氧化石墨的片层结构，然后逐滴加入NaOH的水合肼溶液，进行溶剂热反应，即得到Ni/RGO复合材料；②在暗室环境中，将Ni/RGO分散在AgNO3溶液中，进行吸附，然后滴加与AgNO3等摩尔量的NaCl溶液，从而在Ni/RGO表面沉淀-沉积生成AgCl；③搅拌条件下氙灯照射上述混合液，AgCl表面部分被还原为Ag，最终形成(Ag@AgCl)-Ni/RGO复合材料。步骤①中，GO和NiCl2·6H2O质量比为50:118～236，超声时间为60min～120min，乙二醇与NaOH的水合肼溶液的体积比为6～7:1，NaOH的水合肼溶液浓度为0.05～0.10g/mL。步骤①中，溶剂热时间为45min～60min。步骤②中，吸附时间为30min～60min，AgNO3与NiCl2·6H2O的摩尔比为1～2:1。步骤③中，光照时间为5min～10min。与现有技术相比，本专利技术的显著优点如下：1.载体Ni/RGO具有优异导电性，有利于催化过程中载流子的传递，提高催化性能；2.可见光催化剂(Ag@AgCl)-Ni/RGO微观结构为刺球状，拥有大量角落和尖端原子，提供了更多的活性位点；3.可见光催化剂(Ag@AgCl)-Ni/RGO催化性能好，催化效率高；4.可见光催化剂(Ag@AgCl)-Ni/RGO磁响应性好，稳定性高，可循环使用。附图说明图1为实施例1中所得的可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO的透射电镜图。图2为实施例1中所得的可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO及其中间产物的XRD衍射谱图。图3为实施例1中所得的可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO的VSM图。图4为实施例1中所得的可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO对不同染料的降解曲线图，由左至右依次为中性红、曙红、亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明B。图5为实施例1制得的(Ag@AgCl)-Ni/RGO、对比例1制得的(Ag@AgCl)/RGO和对比例2制得的(Ag@AgCl)-Fe3O4/RGO对亚甲基蓝的降解对比图。具体实施方式实施例1：可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO的制备依次称取0.05g氧化石墨(GO)、0.118gNiCl2·6H2O，超声分散于70mL乙二醇，超声时间为60min。然后在磁力搅拌的辅助下，逐滴加入10mL溶解有0.5gNaOH的水合肼(N2H4·H2O,80wt％)溶液。继续搅拌15min后，将该混合液转入100mL反应釜，在200℃下反应45min。溶剂热反应结束，将此中间产物于室温下冷却后，反复用乙醇和水洗净，得Ni/RGO复合材料。暗室环境下，将中间产物Ni/RGO分散在40mL包含0.17gAgNO3的水溶液中，机械搅拌30min后，缓慢滴加10mL包含0.059gNaCl的水溶液。继续于暗室环境下搅拌12h后，用500W氙灯照射5min，即得终产物(Ag@AgCl)-Ni/RGO复合材料。由图1可以看出，粒径约为70nm的刺球状的纳米粒子均匀地分散在石墨烯上。图2为所得产品的XRD图，可以确定产品中Ag、AgCl、Ni和RGO的存在。由图3可知，(Ag@AgCl)-Ni/RGO的饱和磁化强度和矫顽场强分别为9.5emu·g-1和190.7Oe。图3插图中，溶液中均匀分散的催化剂可在磁铁作用下迅速的分离。实施例2：可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO的制备依次称取0.05g氧化石墨(GO)、0.118gNiCl2·6H2O，超声分散于60mL乙二醇，超声时间为90min。然后在磁力搅拌的辅助下，逐滴加入10mL溶解有0.5gNaOH的水合肼((N2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有磁响应性的高效表面等离子体可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)‑Ni/RGO，其特征在于，通过以下步骤制备：首先以氧化石墨和六水合氯化镍为前驱体，以乙二醇为溶剂通过溶剂热法得到Ni/RGO复合材料，然后以AgNO3为Ag+源，以NaCl为Cl‑源，通过沉淀‑沉积法在Ni/RGO表面生成AgCl，之后光照使AgCl表面部分被还原为Ag，最终形成(Ag@AgCl)‑Ni/RGO复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种具有磁响应性的高效表面等离子体可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO，其特征在于，通过以下步骤制备：首先以氧化石墨和六水合氯化镍为前驱体，以乙二醇为溶剂通过溶剂热法得到Ni/RGO复合材料，然后以AgNO3为Ag+源，以NaCl为Cl-源，通过沉淀-沉积法在Ni/RGO表面生成AgCl，之后光照使AgCl表面部分被还原为Ag，最终形成(Ag@AgCl)-Ni/RGO复合材料。2.制备如权利要求1所述的具有磁响应性的高效表面等离子体可见光催化剂复合材料(Ag@AgCl)-Ni/RGO的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，将氧化石墨和六水合氯化镍通过超声分散在乙二醇中形成混合分散液，然后逐滴加入NaOH的水合肼溶液，进行溶剂热反应，即得到Ni/RGO复合材料；步骤2，在暗室环境中，将Ni/RGO分散在AgNO3溶液中，进行吸附，然后滴加与AgNO3等摩尔量的NaCl溶液，在Ni/RGO表面沉淀-沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜炜，钟素婷，张娜，田仁兵，陆月，张宁，梁倩倩，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32