[发明专利]一种氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂及制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂及制备与应用。

背景技术

光催化技术是利用光照和催化剂共同作用，发生光化学反应，对于难以生物降解的有机物去除有一定的优势。传统TiO₂光催化剂具备廉价无毒、化学性质稳定、抗光腐蚀性强及氧化能力高等优势，得到了广泛的应用，然而它只能吸收太阳光中波长小于380nm的紫外光，对太阳光的利用率很低。

磷酸银(Ag₃PO₄)作为一种近些年最新发现的可见光光催化剂，它可以吸收波长小于530nm的太阳光，并且在可见光下的量子产率高达90％以上，在可见光照射下表现出强大的氧化能力。然而由于Ag₃PO₄微溶于水且易发生光腐蚀现象，降低了它结构的稳定性。

氧化石墨烯(GO)是一种具有准二维层状结构的材料，它在石墨烯表面引入了许多羧基、羟基、环氧基等含氧官能团。具有良好的导电性、大的比表面积和高机械强度，使得GO复合光催化材料得到了广泛的关注。因此，制备GO/Ag₃PO₄复合材料，提高光催化活性成为研究的热点。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂的应用。所述氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂在催化降解有机污染物，如罗丹明B等物质中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)将氧化石墨烯超声分散于水中，得到氧化石墨烯分散液；

(2)将硝酸银水溶液滴加至氧化石墨烯分散液中避光搅拌，得到混合分散液；

(3)向混合分散液中滴加磷酸氢二钠(Na₂HPO₄·12H₂O)水溶液避光搅拌反应，离心，洗涤，干燥，得到氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂。

步骤(1)中所述氧化石墨烯分散液的浓度为(0.2～1.5)mg/mL；所述氧化石墨烯优选以氧化石墨烯水溶液的形式分散于水中，氧化石墨烯水溶液的浓度为(0.5～1.5)mg/mL；所述超声的功率为100～200W，超声时间为20～40min。

步骤(2)中所述避光搅拌的温度为室温，搅拌的时间为0.5～1h；所述搅拌的转速为300～500rpm；步骤(2)中所述硝酸银水溶液中硝酸银与水的摩尔体积比为(0.05～0.08)mol：100mL。步骤(2)中所述滴加的速度为20～30滴/min；步骤(2)中所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯与硝酸银水溶液中硝酸银的质量比为(3～30)mg:1.02g。

步骤(3)中所述磷酸氢二钠(Na₂HPO₄·12H₂O)水溶液中磷酸氢二钠与水的摩尔体积比为(0.01～0.03)mol：200mL；步骤(3)中所述混合分散液中硝酸银与磷酸氢二钠水溶液中磷酸氢二钠的摩尔比为3:1；步骤(3)中所述滴加的速度为20～30滴/min；步骤(3)中所述避光搅拌反应的温度为室温，避光搅拌反应时间3～5h；所述搅拌的转速为300～500rpm；

步骤(3)中所述洗涤是指用蒸馏水洗涤，所述干燥为在60～80℃条件下真空干燥10～14h。

步骤(1)中所述氧化石墨烯是利用改进的Hummers氧化法制备得到。

一种氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂，通过以上方法制备得到，

上述氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂在催化降解有机污染物中的应用。

本发明的制备原理为：通过液相沉淀法制备Ag₃PO₄光催化剂；用1mg/mL的GO作为载体，通过离子交换-沉淀法制备GO/Ag₃PO₄复合光催化剂。利用GO高效的电子转移效率，高机械强度以及可作为电子受体，有效地阻止电子空穴对的复合，抑制光腐蚀现象的发生，提高催化剂的光催化活性和稳定性。

本发明的制备方法及得到的产物具有如下优点及有益效果：