[发明专利]基于金属纳米颗粒增强NaBiO3

摘要

本发明涉及一种基于金属纳米颗粒增强NaBiO3可见光催化作用的方法，包括NaBiO3单晶的制备、纳米金属结构的制备、纳米金属结构与NaBiO3复合材料的制备；采用热注入法制备金属纳米颗粒；将制备好的各种形貌纳米金属颗粒和结构进行表面处理；用SEM表征金属纳米颗粒的形貌，将获得的样品进行消光系数的测定；用光致发光谱PL检测NaBiO3颗粒分散系的荧光发光；同热处理方法制备NaBiO3单晶溶液。本发明的有益效果是：与传统不加任何修饰的NaBiO3光催化材料相比，这种用金属纳米颗粒增强的半导体光催化剂，不仅能够提高可见光吸收的能力和光生电子与空穴的转移能力，而且能抑制光生载流子的复合，从而综合性地提高光催化的效果。

主权项

1.一种基于金属纳米颗粒增强NaBiO3可见光催化作用的方法，其特征在于，包括如下步骤：1).NaBiO3单晶的制备制备NaBiO3单晶颗粒；其方法：首先，在空气中，以温度250‑300℃，在手套箱中通入氮气，对二水铋酸钠NaBiO3·2H2O加热，持续时间为3‑4个小时，获得无水铋酸钠粉末；其次，将无水铋酸钠粉末与纯净水等比例混合制成悬浮液，以备后续使用；2).纳米金属结构的制备采用热注入法制备金属纳米颗粒；其中金属纳米颗粒为Ag、Au或Cu纳米颗粒中的一种；金属纳米粒子的形状为立方体、领结型、球型或圆柱型中的一种或几种；3).纳米金属结构与NaBiO3复合材料的制备在复合材料的制备过程中需要对贵金属纳米结构材料进行必要的钝化处理，形成一定的保护层，使得纳米金属与NaBiO3晶体之间进行有效的能量转移，防止金属材料的表面氧化；具体的制备步骤如下：①将制备好的各种形貌纳米金属颗粒和结构进行表面处理需要在金属颗粒表面覆盖或包裹一层SiO2薄膜；其方法是：首先、在正硅酸四乙脂TEOS在氨NH3的作用下水解SiO2和乙醇；第二、将已经制备好的各种形貌的金属纳米结构胶体取出五等分，取其中一份将其加入到一定浓度的异丙醇中，超声分散25‑35分钟左右；第三、将上面溶液用温控仪加热至40℃，反应一定时间后，依次加入氨水和去离子水；第四、等待3‑5分钟，温度稳定在40℃后，加入TEOS，反应时间为4小时；第五、反应完成后用乙醇和去离子水胶体洗3遍，分散在乙醇中；所使用的SiO2厚度在2‑3nm之间；最后、将SiO2包裹的金属纳米颗粒进行表面修饰；②用SEM表征金属纳米颗粒的形貌，将获得的样品进行消光系数的测定；需要在制备之前计算金属纳米颗粒的消光系数，通过设计金属颗粒的大小和形貌使得其消光光谱与NaBiO3发光光谱相匹配；③用光致发光谱PL检测NaBiO3颗粒分散系的荧光发光；④同热处理方法制备NaBiO3单晶溶液；进行表面修饰，将制备好的NaBiO3单晶溶液甲苯中，加热至一定温度，在甲醇中进行离心获得胶体溶液；⑤将包裹SiO2的纳米金属溶液与NaBiO3胶体溶液进行混合搅拌，经过脱水缩合反应获得复合材料结构。