[发明专利]一种三元可见光Ag/Ag2O/ZnO催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属新材料合成技术领域，为解决氧化锌可见光催化效率低，同时，避免氧化锌基复合物合成中其辅助合成剂易燃、剧毒、污染环境等问题，降低合成成本，简化合成操作，提供了一种三元可见光Ag/Ag₂O/ZnO催化剂及其制备方法和应用，以AgNO₃和ZnNO₃为银源和锌源，以牛血清蛋白BSA为络合剂，NaOH为沉淀剂，进行水热反应合成三元可见光Ag/Ag₂O/ZnO催化剂。该催化剂呈现三维花状结构且尺寸大小均一。可见光催化活性优于ZnO（3.6倍）、TiO₂（4.1倍）和Ag/ZnO（2.2倍），具有良好的稳定性，循环使用4次，对模型染料的降解率仍高达85%。

技术领域

本发明属于新材料合成技术领域，具体涉及一种三元可见光Ag/Ag₂O/ZnO催化剂及其制备方法和应用，利用牛血清蛋白（BSA）辅助合成可见光光催化材料Ag/Ag₂O/ZnO催化剂。

背景技术

环境污染引起了许多经济问题，严重阻碍了社会的发展。有机物污染更是其中最尖锐的一个问题，常规降解方法会产生一些高度致癌的降解产物。光催化技术是一种高效的、低能耗的技术，并且光催化技术可以将有机污染物降解为无污染的H₂O和CO₂,具有“绿色”的特征，因此，光催化技术在污水处理等领域有着广阔的应用前景。

纳米氧化锌(ZnO)尺寸小，比表面积大，是一种典型的光催化剂，受到人们的广泛关注。但是，ZnO禁带宽度大，只能吸收占太阳光4%的紫外光，导致其对太阳光的利用率低。为了提高ZnO光谱吸收范围，提高其在可见光辐射下的光催化效率，目前，常采用的方法是将ZnO与窄带隙半导体复合。可是，ZnO复合材料合成中往往存在设备复杂、成本过高、操作繁琐等问题并且所用的辅助合成剂大多易燃、剧毒、对环境有巨大的污染。

发明内容

本发明为了解决氧化锌可见光催化效率低，同时，避免氧化锌基复合物合成中其辅助合成剂易燃、剧毒、污染环境等问题，降低合成成本，简化合成操作，提供了一种三元可见光Ag/Ag₂O/ZnO催化剂及其制备方法和应用，以无毒且环保的牛血清蛋白（BSA）为络合剂辅助合成Ag/Ag₂O/ZnO催化剂，该催化剂在可见光辐射下具有良好光催化活性和稳定性。

本发明由如下技术方案实现的：一种三元可见光Ag/Ag₂O/ZnO催化剂，以AgNO₃和ZnNO₃为银源和锌源，以牛血清蛋白BSA为络合剂，NaOH为沉淀剂，进行水热反应合成三元可见光Ag/Ag₂O/ZnO催化剂。

制备所述的一种三元可见光Ag/Ag₂O/ZnO催化剂的方法，步骤如下：

（1）配制溶液：精密称取AgNO₃、ZnNO₃和BSA，分别加入去离子水，配置成AgNO₃溶液、ZnNO₃溶液和牛血清蛋白BSA溶液；称取NaOH，加入去离子水配置成NaOH溶液，其中：所述BSA溶液、AgNO₃溶液和ZnNO₃溶液以及NaOH溶液摩尔浓度比为0.1:1:2:20；

（2）溶液混合：在磁力搅拌下将 10 mL AgNO₃溶液加入到等体积BSA溶液中，180 r/min搅拌30 min并保持搅拌温度为50℃；随后，在搅拌状态下加入10 mL ZnNO₃溶液，持续搅拌30 min 后逐滴加入3 mL NaOH溶液，再次搅拌30min；