Ａｇ↓［２］ＺＯ↓［４］型复合氧化物可见光响应光催化材料及其制备与应用，是通式为Ａｇ↓［２］ＺＯ↓［４］表示的复合氧化物半导体所构成的光催化材料（式中Ｚ表示Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ元素）。Ａｇ↓［２］ＺＯ↓［４］型复合氧化物可见光响应光催化材料的掺杂改性：在Ａｇ↓［２］ＺＯ↓［４］中掺入碱金属、碱土金属、过渡族金属、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ或Ｂｉ元素，实现Ａｇ↓［２］ＺＯ↓［４］的稳定性、耐光性等性质的改性，掺杂量为０．１％－１０％（质量分数）。该复合氧化物半导体可以用于光催化分解有害化学物质。作为分解有害化学物质的光催化材料时，其特点是：在包括紫外光及可见光在内的光线照射下，对于有害化学物质能够高效地分解与去除。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光催化材料(亦称光触媒)。尤其是可见光响应的光催化材料，这种光催化材料是Ag和另一种金属(常见化合价为+6)组成的Ag2ZO4型复合金属氧化物(亦称多元金属氧化物)半导体材料及其制备与应用。二.技术背景20世纪，经济的飞速增长和工业化大生产的腾飞带来了负面效应——地球生态环境日益恶劣，石油、煤等矿石能源短缺。二噁烷等环境荷尔蒙问题自不用说，水和大气中的农药及恶臭物质也威胁着人们安全而舒适的生活。21世纪，各国政府已充分意识到环境与能源问题，把环境净化、新能源开发、能源高效利用与节约等问题提升到关系到国家生存与发展的战略高度来对待，因而这方面相关的研究与技术开发备受关注。利用光催化技术净化环境是一项全新的“绿色技术”，由于其耗能低，几乎完全靠太阳光能，以及二次污染几乎为零(在环境净化过程中不容易产生其它污染物)，越来越受到各国政府的普遍重视，并成为各国学术界和产业界的研究热点。光催化材料是一种氧化物半导体材料，利用半导体自身的性质，在光照条件下，能发生如下反应当光催化材料吸收了超过其带隙能量的光子后，生成空穴和电子，这些空穴与电子由催化剂内部运动到表面，因为空穴与电子具有强大的氧化与还原能力，所以可以将其周围的化学物质氧化和还原。在这里，氧化物半导体光催化材料的重要特性是其带隙的大小以及导带和禁带的能级。氧化物半导体价带的空穴具有非常强的氧化能力，可以把水以及多种有机物之类的电子给体氧化，而同时生成的导带电子需要通过还原空气中的氧气而被消耗掉。也就是说，该光催化材料发生反应的前提是其能带结构与反应物(水、有机物和氧气)的氧化电位和还原电位必须匹配。光催化材料在光照射下能有效地去除空气中有害物质和杀菌将空气中VOCs(挥发性有机化合物，包括醇类气体、醛类气体、挥发性酮类气体、挥发性苯系物等污染气体)、硫化物、氮氧化物直接氧化分解成二氧化碳、水或其它无毒无害物质；能够高效地破坏各种细菌的细胞膜，凝固各种病毒的蛋白质，达到杀菌的目的。在国外现已广泛应用于家庭、办公楼、会议室、室内公共场所、医院病房、幼儿院、学校、微机房以及汽车、火车、轮船、飞机交通工具等环境。目前以化学性质稳定的二氧化钛(TiO2)为主要研究对象，其广泛的工业应用受到极大制约，主要存在的问题包括1.量子产率低，总反应速率较慢，难以处理量大且浓度高的工业废气和废水；2.太阳能利用率低，由于二氧化钛的带隙是3.2eV，只有在比400nm短的紫外线的照射下才能显现活性，所以其只能吸收利用太阳光中的紫外线部分，不能吸收可见光，因而只能在室外或者有紫外灯的地方工作。射入地表的太阳光，在可见光波长为500nm附近达到最大辐射强度，波长400～750nm的可见光范围的能量是全部太阳光能量的43％，而波长400nm以下的紫外线中的能量仅占约4％。如果能够使材料吸收的波长范围扩大，有效地利用可见光，那么光催化材料的效率将显著提高。因此开发具有高量子产率，能被太阳光谱中的可见光激发的高效半导体光催化材料，是解决当前光催化技术中难题的关键。三.
技术实现思路
本专利技术目的是开发出一系列光催化材料，其既能吸收太阳光中的紫外光，又能吸收可见光的新型光催化材料，并且能高效地发生光催化反应。通过对该催化剂进行光照，其能够分解有害物质，从而提供有害物质的净化处理方法。提出本专利技术的研究小组，一直致力于环境污染治理的研究，提出了有关利用光催化材料的控制治理污染的各种方案，开发了多项专利技术。本专利技术的技术解决方案是1.通式为Ag2ZO4型复合氧化物可见光响应光催化材料，式中Z表示Cr，Mo，W，Mn元素，即包含半导体材料Ag2CrO4、Ag2MoO4、Ag2WO4、Ag2MnO4。2.Ag2ZO4型复合氧化物可见光响应光催化材料的合成方法。采用Ag和金属Z的氧化物、氢氧化物、各种无机盐及有机盐类为原料，按照Ag与金属Z摩尔比2∶1配比，根据如下制备方法，采用不同的工艺条件，制备出正交晶系或立方晶系的Ag2ZO4(1)固相烧结合成法采用Ag和金属Z(+3价或+6价)的氧化物、氢氧化物、各种易热分解的无机盐或有机盐类为原料，按照Ag与金属Z摩尔比2∶1配比，然后研磨，可以加入少量易挥发的液体(如乙醇)湿磨，研磨完成后，混合好的样品转移至坩埚中，在电炉中，在氧化性气氛下，以400℃-1200℃(根据材料不同采用不同烧结温度)烧结12小时可得到样品Ag2ZO4，研磨烧结好的样品备用。(2)水热合成法采用Ag和金属Z(+6价)的氧化物、氢氧化物为原料，按照Ag与金属Z摩尔比2∶1配比放入特富龙的高压釜内胆中，加入一定量NaOH作添加剂，再加入一定量的水，将高压釜内胆装入高压釜内，旋紧高压釜的盖，在120℃-200℃的环境下保温5-20小时，取出样品后干燥备用。(3)燃烧合成法以Ag和金属Z(+3价或+6价)的可溶性盐(包括溶于水或溶于有机溶剂)为原料，水或有机物为溶剂，乙二胺四乙酸EDTA、柠檬酸C6H8O7·5H2O或甘胺酸等作络合剂，按照Ag与金属Z摩尔比2∶1配比原料，金属离子与络合剂摩尔比1∶1加入络合剂，溶于水或有机溶剂中，然后在90℃水浴中蒸去大部分水和有机物，然后转移容器至烘箱中，在140℃的环境中烘干12小时，络合物溶胶体积膨胀直至变为凝胶不再膨胀，将凝胶研磨，放入电炉中，加热至200℃凝胶开始燃烧，再在氧化性气氛下，在400℃-1200℃(根据材料不同采用不同烧结温度)环境下保温3-10小时，保温温度和时间不同可以制备不同粒径的纳米Ag2ZO4样品。(4)溶胶—凝胶合成法以Ag和金属Z(+3价或+6价)的可溶性盐(包括溶于水或溶于有机溶剂)为原料，按照Ag与金属Z摩尔比2∶1配比原料，水或有机物为溶剂，加入适当的络合剂，在烘箱中将溶胶烘干变为凝胶，凝胶放入电炉，在300℃保温3小时，再在氧化性气氛下，以400℃-1200℃(根据材料不同采用不同烧结温度)温度下烧结3-10小时，烧结温度和时间不同可以制备不同粒径的纳米Ag2ZO4样品。(5)化学溶液沉淀法以Ag的可溶性盐(包括溶于水或溶于有机溶剂)和可溶性的铬酸盐、重铬酸根、钼酸盐、钨酸盐、锰酸盐(建议采用K2CrO4、K2Cr2O7、Na2MoO4、Na2WO4、K2MnO4)为原料，将Ag的可溶性盐溶于水或有机溶剂，将可溶性的铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、锰酸盐溶于水，边搅拌边将含Ag+的溶液滴入含铬酸根、重铬酸根、钼酸根、钨酸根、锰酸根的溶液中，可直接生成Ag2ZO4沉淀，过滤干燥后备用。反应过程中可加入辅助的超声处理，可使Ag2ZO4晶化程度更好，反应效率更高。(6)共沉淀法以Ag和金属Z(+3价或+6价)的可溶性盐(包括溶于水或溶于有机溶剂)为原料，按照Ag与金属Z摩尔比2∶1配比原料，水或有机物为溶剂，调节pH值大于10可使Ag+和金属Z的离子沉淀，过滤出沉淀，在电炉中，氧化性气氛下，以400℃-1200℃(根据材料不同采用不同烧结温度)烧结3-12小时，烧结温度和时间不同可以制备不同粒径的纳米Ag2ZO4样品。对于2所述的(1)-(6)的方法，建议采用(5)化学溶液沉淀法，其有以下优点A.通过控制Ag+溶液和含铬酸根、重铬酸根、钼酸根、钨酸根、锰酸根的溶液的浓度，并以超声处理作为反应过程中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
Ａｇ↓［２］ＺＯ↓［４］型复合氧化物可见光响应光催化材料，其特征是通式为Ａｇ↓［２］ＺＯ↓［４］表示的复合氧化物半导体所构成的光催化材料，式中Ｚ表示Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ或Ｍｎ元素。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳述昕，张海涛，邹志刚，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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