[发明专利]一种银掺杂的二氧化锆光催化剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，尤其是一种银掺杂的二氧化锆光催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

随着煤、石油等化石能源的日趋减少，寻找新的替代能源已经得到各国的普遍重视。太阳能是取之不尽、用之不竭的能源，科学家们也在为把太阳能转变成可储存的电能、化学能而努力。日本学者Fujishima和Honda 1972年发现了TiO₂电极能使水分解产生氢气的现象，揭示了利用太阳能分解水制氢气的可能。利用太阳能光分解水产生洁净的能源H₂，成为人类梦寐以求的愿望。

二氧化锆(ZrO₂)是一种耐高温、耐腐蚀的无机非金属材料，具有良好的稳定性。但是它的禁带很宽，光催化活性较低。研究报道掺杂异种金属可以改变二氧化钛的禁带宽度，从而使之在可见光区有响应，并大大提高了二氧化钛的活性。利用相同的原理，也可以减小二氧化锆的禁带宽度，提高其催化活性，从而为二氧化锆应用于光催化水分解提供了可能。但目前关于异种金属掺杂二氧化锆的报道比较少，尤其是可应用于光催化水分解的银掺杂的二氧化锆光催化剂的报道几几乎没有。因此，急需探索一种可光催化剂水分解的银掺杂的二氧化锆光催化剂及其制备方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种简单易行的银掺杂的二氧化锆光催化剂的制备方法及其所制得的银掺杂的二氧化锆光催化剂，还包括将所述银掺杂的二氧化锆光催化剂用于光催化水制氢的用途。

本发明提供的银掺杂的二氧化锆光催化剂的制备方法如下：1)取工业级二氧化锆，放入马弗炉中高温煅烧，得到中间样1；2)将中间样1放入强碱溶液中，在搅拌下滴入含银离子的水溶液，继续搅拌，得到中间样2；3)将中间样2放入高压釜中，水热反应，得到中间样3；4)将中间样3放入离心管中，离心洗涤至上清液pH值为7，放在常温下干燥，即制得银掺杂的二氧化锆光催化剂。

1)中所述马弗炉高温煅烧温度为300-500℃，2)中所述强碱为NaOH或KOH，其浓度为5-15mol/L。

2)中所述含银离子的水溶液为AgNO₃溶液，其浓度为0.05-0.5mol/L，加入量以银在二氧化锆中所占质量分数为0-1％计算得到。优选地，2)中所述含银离子的水溶液为AgNO₃溶液，其浓度为0.1mol/L，加入量以银在二氧化锆中所占质量分数为0.2％计算得到。

3)中所述水热反应温度为120℃-240℃，反应时间为12h-48h。优选地，3)中所述水热反应温度为180℃，反应时间为24h。

本发明还要求保护采用以上方法制得的银掺杂的二氧化锆光催化剂以及将所制得的银掺杂的二氧化锆光催化剂用于光催化水分解制取氢气的用途。

本发明的有益效果：本发明克服了现有技术银掺杂的二氧化锆光催化剂的空白，微量银离子的掺杂，改变了二氧化锆的能带结构，减小了二氧化锆的禁带宽度，提高了二氧化锆的光催化性能；且本发明的原材料为工业级二氧化锆，制备方法简单，生产成本低；所制得的银掺杂的二氧化锆光催化剂粒径均一，减少二氧化锆纳米粒子的团聚，其光催化水分解的效率高。

附图说明

图1为本发明实施例1中的不含银的二氧化锆光催化剂SEM图；

图2为本发明实施例1中的银掺杂的二氧化锆光催化剂SEM图；

图3为本发明实施例1中的光催化水分解速率与银掺杂量的关系图；

图4为本发明光催化水分解速率与水热反应温度的关系图。

具体实施方式

现结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1