一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，即通过将无机金属氧化物纳米颗粒与MOFs进行复合，得到新颖的无机氧化物和MOFs的复合结构，这种复合结构可以有效促进光生电子和空穴的快速转移和分离，有利于光催化活性的提高。此外，利用紫外光进行原位还原，促使Ag纳米颗粒在Ag

【技术实现步骤摘要】
一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，可以有效提高对可见光的吸收能力，增加光生载流子分离效率，促进水中有机污染物的催化降解，用于污水处理领域。
技术介绍
利用丰富的太阳能和半导体光催化剂来解决当前的环境和能源问题具有的巨大潜力，已经引起了相当大的关注。在过去的几十年中，各种半导体材料已经成功地通过不同的技术被制造而出，它们新颖独特的光催化性能也已经被广泛地探索。钨酸银的WO42-基团具有独特的层状结构，可以使催化反应主要在层间空间进行，起到二维光催化作用，是一种新型高效的光催化剂。但是由于Ag2WO4是宽带隙半导体材料，主要吸收紫外光，无法充分利用可见光，以及光生电子空穴易复合，造成光催化效率低等问题是半导体光催化材料在进入实际应用的过程中急需解决的问题。金属有机骨架材料（MOFs）是一类具有3D网络结构的微孔-介孔的杂化材料，不仅具有高比表面积、较低的晶体密度以及孔隙可调等优点，被广泛应用在气体吸附和存储、分子分离、荧光传感、催化等领域。MOFs的次级结构单元是金属氧簇结构，能够表现出类半导体的行为，因而在光催化研究中引起了人们广泛的关注。MOFs材料的多孔性使其具有很多暴露的活性位点，有利于质子和电子传输的通道，由于无机半导体光催化材料具有一定的优势，但是光生电子和空穴复合率高是影响其应用的一个难题。这种情况下，将MOFs与无机半导体光催化剂进行复合，可加速MOFs中的光生电子和空穴的分离，减少光生电子和空穴的重组及复合，从而实现光催化活性的增强。<br>本申请专利中提出了一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，通过将Ag2WO4纳米颗粒与MIL-100(Fe)进行复合，得到新颖的Ag2WO4/MIL-100(Fe)的异质结光催化剂，并将Ag2WO4银化，即利用紫外光激发促使Ag纳米粒子在其表面的沉积，不仅有效拓展光吸收范围至可见光，而且有利于光生电子通过异质结界面转移，促进光生电子和空穴的快速转移和分离，有利于光催化活性的提高，这对于其应用于污水中有机物的降解具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前Ag2WO4光催化剂的可见光催化活性低且光生载流子寿命短，对水中有机污染物去除效果差等问题，通过简易的机械混合法促使Ag2WO4纳米颗粒与MIL-100(Fe)进行复合，充分利用MIL-100(Fe)的大的比表面积和丰富的活性位，有利于界面电荷转移提高电荷分离效率，增加对有机污染物在催化剂表面的吸附，同时对该异质结催化剂进行原位还原得到Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)，利用Ag纳米离子在表面的修饰进一步提高可见光的吸收能力和增加光生电子和空穴的分离能力，从而促进光催化效率的提升。本专利技术所述的一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，可以有效提高对水中有机污染物的处理效率，用于水污染处理领域。具体包括以下步骤：（1）首先，在磁力搅拌下，采用微孔注射器将0.1mol·L-1硝酸银溶液缓慢注射至0.05mol·L-1钨酸钠溶液中，并保持体系的pH略大于7；（2）其次，待滴加完全，静置30min后将沉淀转移至水热反应釜中，继续高温处理一段时间，反应结束后自然冷却，洗涤干燥后即可得到棒状的Ag2WO4；（3）再按照一定的质量比将MIL-100(Fe)粉体颗粒与Ag2WO4纳米棒进行混合球磨，控制转速与时间；（4）待机械混合结束后将复合催化剂颗粒置于紫外光照下处理一段时间后即可得到Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)复合光催化剂。所述的一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述的水热反应温度为140℃，反应时间为6~24h；所述的一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述的MIL-100(Fe)和Ag2WO4的质量比为1：（0.02~0.2）；所述的一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述的球磨机的转速为4000r/min，球磨时间为6~12h；所述的一种可见光驱动的Ag2WO4/MIL-100(Fe)复合光催化剂的制备方法，其特征在于所述的紫外光照时间为2~15min。Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)复合光催化剂的光催化性能的评价在光催化反应器中进行，取一定量的Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)产物，均匀分散到50mL2×10-5mol·L-1的RhB溶液中，先在暗室中搅拌30min进行暗处理，保证其达到吸附-解吸平衡之后再打开光源，在室温25℃的条件下进行光催化降解实验。选取恰当的时间节点吸取催化中的溶液，离心分离上层清液，使用紫外-可见光光度计测定其的吸收强度，得到罗丹明B溶液的浓度，并计算其降解效率。有益效果本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术提出的一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，通过将无机半导体光催化剂与MIL-100(Fe)进行复合形成的异质结光催化剂，可实现光生电荷的快速转移与分离有利于界面电荷转移提高电荷分离效率，增加对有机污染物在催化剂表面的吸附，提高异质结光催化剂的光吸收能力，弥补了无机半导体Ag2WO4的缺陷，进一步提高其应用。（2）本专利技术提出的Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)复合光催化剂，充分利用MIL-100(Fe)的大的比表面积和多孔结构，促使其暴露更多的反应活性位点，而且该复合光催化剂体系中光生电子通过MIL-100(Fe)的多孔通道可以快速与反应底物接触，从而实现电子的快速消耗，有效抑制了电子-空穴的复合。（3）本专利技术提出的Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)复合光催化剂的制备方法，采用原位还原得到Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)，利用金属纳米离子在表面的修饰可实现MOFs在长波长波段的增强吸收，从而提高其可见光光催化活性，增加光生电子和空穴的分离能力，从而促进光催化效率的提升。具体实施方式通过实施例，对本专利技术做进一步的说明。实施例1：（1）首先，在磁力搅拌下，采用微孔注射器将0.1mol·L-1硝酸银溶液缓慢注射至0.05mol·L-1钨酸钠溶液中，并保持体系的pH略大于7；（2）其次，待滴加完全，静置30min后将沉淀转移至水热反应釜中，继续140℃处理6h，反应结束后自然冷却，洗涤干燥后即可得到棒状的Ag2WO4；（3）再按照质量比为1:0.1将MIL-100(Fe)粉体颗粒与Ag2WO4纳米棒进行混合球磨，控制转速与时间分别为4000r/min和6h；（4）待机械混合结束后将复合催化剂颗粒置于紫外光照下处理15min后即可得到Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)复合光催化剂。所制备的Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)复合光催化剂对RhB溶液的降解率为78%。实施例2：（1）首先，在磁力搅拌下，采用微孔注射器将0.1mol·L-1硝酸银溶液缓慢注射至0.05mol·L-1钨酸钠溶液中，并保持体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：/n（1）首先，在磁力搅拌下，采用微孔注射器将0.1 mol·L

【技术特征摘要】
1.一种可见光驱动的复合光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）首先，在磁力搅拌下，采用微孔注射器将0.1mol·L-1硝酸银溶液缓慢注射至0.05mol·L-1钨酸钠溶液中，并保持体系的pH略大于7；
（2）其次，待滴加完全，静置30min后将沉淀转移至水热反应釜中，继续高温处理一段时间，反应结束后自然冷却，洗涤干燥后即可得到棒状的Ag2WO4；
（3）再按照一定的质量比将MIL-100(Fe)粉体颗粒与Ag2WO4纳米棒进行混合球磨，控制转速与时间；
（4）待机械混合结束后将复合催化剂颗粒置于紫外光照下处理一段时间后即可得到Ag@Ag2WO4/MIL-100(Fe)复合光催化剂。

【专利技术属性】
技术研发人员：胡坤，羿昌宇，吴玉宁，吴昊，
申请(专利权)人：苏州讯罡智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32