[发明专利]一种石墨烯/钼酸银复合可见光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯/钼酸银复合可见光催化剂及其制备方法，特别是指用水热制备石墨烯/钼酸银复合可见光催化剂的方法，属于复合材料和光催化技术领域。

背景技术

工业化发展带来的能源问题和环境问题己经演变为全球性问题；化石燃料的不可再生性以及工业污染物的排放严重威胁着人类的进一步发展，构建清洁的、环境友好的可再生能源体系和环境污染治理技术成为各国关注的焦点，基于太阳光利用的光催化技术在清洁能源生产和环境污染控制领域表现出了巨大的应用潜力；光催化技术研究的关键是光催化剂，设计制备能够充分利用太阳光的光催化剂以及实现光催化剂体系内光生载流子的高效生成和分离是光催化技术面临的两大挑战，光催化技术的发展也主要围绕这两个方向展开；针对目前光催化技术存在的主要问题，目前的研究主要集中在两个方面：一、针对已有光催化剂进行结构性能调控和设计开发新的可见光响应光催化剂；二、选择具有特定电子结构的光催化材料进行功能化组装，研制纳米尺度的异质结复合结构，利用组装结构产生的新性能，增强复合体系的光学吸收能力，拓展光学吸收范围。

钼酸银含有MoO₄^2-四面体离子结构，尖晶石型晶格，因其含有银离子，具有比较好的杀菌性能，另外其化学性质稳定，抗光腐蚀能力强，难溶，无毒，是比较新的光催化材料，其在环保领域、光伏产业、医药行业等有巨大潜力；文献调查发现，目前有关钼酸银纳米棒的合成的报道很少，传统的合成方法为高温下MoO₃与Ag₂O烧结，反应过程繁琐，且反应转化率低，得不到规则的钼酸银；Cui等[Chem. Eur. J. 2004, 10, 218-223] 报道了采用七钼酸铵和硝酸银为原料，水热条件下制备单晶纳米钼酸银的方法。制备的纳米钼酸银纯度较高，但稳定性较差，同时晶粒的自组装没有调控好，形貌不均匀，产物中出现尺寸较大的钼酸银纤维，而且报道中也没有考察钼酸银的光催化性能；NAGARAJU等[Bull. Mater. Sci. 2008, 31(3)，367–371]报道了采用七钼酸铵和硝酸银为原料，水热条件下制备钼酸银纳米棒的方法，该方法虽然能制备出钼酸银纳米棒，但其纯度不高，尺寸较大，形貌不均匀，报道中也没有研究钼酸银的光催化性能；Feng等[ACS Nano, 2011, 5(8)，6726-6735]报道了采用七钼酸铵和硝酸银为原料，水热制备超长钼酸银纳米线的方法，虽然这种方法制备出具有光催化效果的钼酸银，但其反应条件调控不佳，所得产物稳定性较差，纳米线在光照后表面析出纳米粒子，其可见光催化效果不佳；Hashim等[Phys. Status Solidi, 2011, 8(208), 1937–1941 ]报道了采用硝酸银和钼酸为原料，水热条件下制备钼酸银纳米线的方法，该法虽制得纳米钼酸银，但其尺寸较大，而且报道中也没有研究钼酸银的光催化性能；Cheng等[J. Phys. Chem. C 2009，113，1764–1768] 报道了采用钼酸钠和硝酸银为原料，水热条件下制备纳米钼酸银的方法，该法虽制得钼酸银纳米棒，但其形貌不均匀，而且报道中也没有研究钼酸银的光催化性能；中国专利CN 101780980 A报道了采用超声波制备超细钼酸银抗菌粉体的方法，该法过程比较繁琐，所制得钼酸银应用于抗菌领域，其光催化性能未被测试。

石墨烯作为一种新型的二维纳米碳材料，具有大的比表面积、优异的导电导热性能、生物兼容性好、细胞毒性小等优点；同时可以作为一种良好的载体，也能够在复合材料的制备中具备一定的结构调控功能，近年来被广泛应用于复合光催化剂的合成和制备中；在石墨烯基复合光催化剂中，纳米结构的光催化剂可以较均匀地复合在石墨烯片层上，一方面，在光的照射下，催化剂导带上的光激发电子会转移到石墨烯的能带上，从而大大降低了电子-空穴对的复合率，使催化剂的光波吸收范围扩大，提高了对太阳光的利用率；另一方面，由于石墨烯具有较大的比表面积，可以吸附更多的有机污染物，进一步增强光催化降解的效果。文献调研发现，以氧化石墨烯、硝酸银和七钼酸铵为原料，通过水热法原位合成石墨烯/钼酸银复合可见光光催化剂未见报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现在石墨烯基复合可见光光催化剂种类较少以及复合材料中钼酸银多组分混杂、形貌不均匀、可见光光催化效果不佳等问题，提供一种简单可行、成本低廉、结构和组分可控的石墨烯/钼酸银复合可见光催化剂的制备方法。