[发明专利]漂浮型磷酸银基可见光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于功能性无机非金属材料与半导体催化剂复合材料技术领域，涉及一种可见光催化剂改性空心玻璃微珠的方法，尤其涉及一种漂浮型磷酸银基可见光催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的漂浮型磷酸银基可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：采用硅烷偶联剂溶液将空心玻璃微珠表面氨基化，得到改性的空心玻璃微珠；通过氨基上的孤对电子使磷酸银负载于改性的空心玻璃微珠表面，得到漂浮型磷酸银基可见光催化剂。制备过程简单，不仅可以降低成本，提高光催化剂的利用率，增大光接触面积，改善磷酸银的可见光催化剂的效率，而且易于光催化剂的分离回收。

技术领域

本发明属于功能性无机非金属材料与半导体催化剂复合材料技术领域，涉及一种可见光催化剂改性空心玻璃微珠的方法，具体涉及漂浮型磷酸银基可见光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

空心玻璃微珠是一种中空粉末状的无机非金属材料，其主要成分为硼硅酸盐，粒径为10－100微米，壁厚为1－2微米。空心玻璃微珠由于具有密度低、比表面积大、低导热性、高强度、无毒、阻燃、隔热、隔音、分散性高、化学稳定性好等优点，可用于合成微波吸收材料、储氢材料、深海低密度浮力材料、催化剂载体以及生物缺陷的填料等，现已在航空航天、石油工业、建筑材料、装饰涂料、交通工具元件等领域得到了广泛的应用。

随着全球工业化的迅速发展，环境污染和能源危机已成为人类发展亟待解决的两大主要难题，开发洁净的新能源和保护环境已迫在眉睫。半导体光催化技术不仅能够把低密度的太阳能转化为高密度的化学能或者电能，还能够利用太阳能把水或空气中的有机污染物降解分解成无机物，具有十分广阔的前景。磷酸银(Ag₃PO₄)新型光催化剂的禁带宽度为2.45eV，可以吸收波长小于520nm的太阳光，在可见光照射下可分解水制O₂，能高效降解染料溶液，且在可见光下的量子产率高达90％，在可见光催化方面具有巨大的潜力。Ag₃PO₄具有优异的广谱抗菌活性，用作照相乳液剂、催化剂、制药、抗微生物生物材料等，其光氧化性能是目前所知的光催化剂的数十倍，但其合成原料为硝酸银，成本高以及从反应悬浮液中分离和回收磷酸银光催化剂困难，限制了其大规模的实际应用，如在光降解河流中的有机染料物时，光催化剂易被泥沙掩埋，接受不到光子的能量，催化剂也不能发挥其效能，且回收很困难。因此，制备低成本、易回收的高效磷酸银基光催化剂有非常重要的环保和经济价值。

公开号为CN102002263A和CN103007957A专利分别公开了空心玻璃微珠包覆二氧化钛的制备方法以及制备具有磁性与光催化活性的空心玻璃微珠的方法，但二氧化钛只能吸收利用约占太阳光4％的紫外光，太阳光利用率低且易沉于处理液底部，很难实际应用。而使用空心玻璃微珠作为可见光催化剂的载体，制备新型的磷酸银基复合光催化材料有望可以充分利用约占太阳光45％的可见光，并补偿二氧化钛和现有的磷酸银基光催化剂在应用过程中的局限性。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种漂浮型磷酸银基可见光催化剂的制备方法，先将空心玻璃微珠进行表面氨基化改性处理，然后采用简单的离子交换法使可见光催化剂磷酸银负载于空心玻璃微珠表面，形成漂浮型磷酸银基可见光催化剂，制备过程简单，不仅可以降低成本，提高光催化剂的利用率，增大光接触面积，改善磷酸银的可见光催化剂的效率，且易于光催化剂的分离回收。

本发明的第二目的在于提供一种由上述制备方法制得的漂浮型磷酸银基可见光催化剂，催化性能好，效率高，易于分离回收。

本发明的第三目的在于提供一种所述的漂浮型磷酸银基可见光催化剂的应用，将该催化剂用于光催化降解水体中的有机污染物如有机染料物，具有良好的可见光催化性能，以及催化剂易于分离的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种漂浮型磷酸银基可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：