[发明专利]卤化银/磷酸银异质结膜可见光催化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明所属技术领域为光催化材料技术领域，特别涉及一种卤化银/磷酸银异质结膜可见光催化材料及其制备方法。

背景技术

半导体光催化材料可以作为利用太阳能降解空气中或者水中的污染物的触媒。尤其在环境治理方面，光催化降解技术正在逐渐成为传统污染治理技术的补充和完善。它的最大的优势在于降解反应一般在常温常压下进行，能彻底分解水体和空气中的有机污染物，使其矿化为CO₂和H₂O。半导体光催化材料具有氧化分解有机污染物，还原重金属离子，除臭、防腐、杀菌等多方面功能己被广泛应用于污水处理、空气净化等领域。

纳米异质结是指由两种不同的半导体材料组成，利用内建电场使得载流子传输具有定向性，一方面能够利用内建电场抑制光致载流子复合，另一方面能够利用窄带半导体的可见光响应能力弥补宽带半导体的不足。最近几年，纳米异质结在光催化污染控制领域得到广泛地应用。

Ag₃PO₄是一种新型的、高效的光催化材料。在含有Ag₃PO₄牺牲试剂的水溶液中，420nm以上的波长照射时，其量子效率能达到92%，远远高于此前所报道的其它金属氧化物的20%。构筑新型磷酸银异质结光催化材料能进一步提高磷酸银的光催化活性与稳定性。大部分异质结光催化剂是粉末构型，在使用的过程中回收困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种卤化银/磷酸银异质结膜可见光催化材料以及制备该材料的方法——一步阳极氧化法，进一步提高Ag₃PO₄光催化效率的同时将异质结Ag₃PO₄固定在基底上形成异质结膜，以解决粉末光催化剂回收问题。

本发明的技术方案是：

卤化银/磷酸银异质结膜可见光催化材料的化学式为：AgX/Ag₃PO₄， AgX和Ag₃PO₄的摩尔比为30~99%:1~70%，两组分之和为100%，其中X为Cl、Br和I中的一种。

卤化银/磷酸银异质结膜可见光催化材料的制备方法为：

(1)将磷酸盐、卤化盐和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)一起溶解在水中配制成电解液，所制得磷酸盐溶液浓度为0.001~1 mol/L，卤化盐溶液浓度为0.0001~0.05 mol/L，聚乙烯吡咯烷酮溶液浓度为0.001~0.1 mol/L；

(2) Ag膜为研究电极，铂电极为辅助电极，盐桥为饱和硫酸钾溶液的汞-硫酸亚汞电极为参比电极，在步骤(1)配制的电解液中0~1V电位下阳极氧化20~50分钟后，取出研究电极用蒸馏水冲洗干净，黑暗中自然晾干后得到卤化银/磷酸银异质结膜可见光催化材料；

所述磷酸盐为Na₃PO₄、Na₂HPO₄、NaH₂PO₄、K₃PO₄、K₂HPO₄和KH₂PO₄中的一种；

所述卤化盐为氯化盐、溴化盐和碘化盐中的一种；其中，氯化盐是NaCl、KCl、MgCl₂、NH₄Cl、LiCl和CH₃(CH₂)₁₅N(Cl)(CH₃)₃中的一种；溴化盐是NaBr、KBr、MgBr₂、NH₄Br、LiBr和CH₃(CH₂)₁₅N(Br)(CH₃)₃中的一种；碘化盐是NaI、KI、MgI₂、NH₄I和LiI中的一种；

所述Ag膜为纯度高于99%的银箔或者导电基体通过沉积法制得的银膜，其中导电基体为导电玻璃ITO、Si 片、Ag片、Cu片、Fe片、Au片、Al片、Ni片、Sn片、Zn片和C片中的一种，沉积法为表面电沉积、化学沉积和物理沉积中的一种；

所述化学试剂纯度均为化学纯以上纯度。