[发明专利]碳酸银-氧化石墨烯复合纳米材料及其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料合成技术领域，具体涉及一种Ag₂CO₃-氧化石墨烯复合纳米材料及其制备方法及应用。

背景技术

水是地球上一切生物进行生命活动的必需品，然而水污染问题随着社会工业化而变得日益严重。由于纺织品工业的发展，大量的有机染料污染物被释放到了水中（Industry&Engineering Chemistry Research2012,51,5167-5173）。光催化降解有机染料能够净化被污染的水源，所以越来越多的研究人员致力于寻找和制备高效的光催化剂。

二氧化钛由于其价格低廉、高的化学稳定性和有效的催化活性，引起了人们的关注（Applied Surface Science2012,258,4801-4805）。然而其只对紫外光有响应，从充分利用太阳光的角度出发，制备一种在可见光下有光催化活性的催化剂具有极其重大的现实意义。

Xu（Applied Surface Science2011,257,8732-8736）等采用AgNO₃和Na₂CO₃之间沉淀反应的方法制备了棒状的碳酸银。碳酸银能够在可见光照射下催化降解苯酚，效果远优于TiO₂。加入Na₂CO₃后可以循环降解亚甲基蓝。

Dai（The Journal of Physical Chemistry C2012,1160,15519-15524）等通过AgNO₃和NaHCO₃之间简单的沉淀的方法制备了棒状的碳酸银。由于能带间隙比较窄（约为2.30eV）、大的光生空穴的氧化电位和高的光生电子空穴的分离效率三者的协同效应，碳酸银能在可见光照射18min内催化降解完罗丹明B染料。然而由于光腐蚀的影响，需要加入AgNO₃才能使碳酸银光催化剂具备循环性能。

Dong（Applied Catalysis B:Environmental2013,134-135,46-54）等也通过AgNO₃和NaHCO₃之间简单的沉淀的方法制备了棒状的碳酸银。碳酸银能够分别在可见光照射15min、30min和35min后催化降解超过92%的甲基橙、97%的亚甲基蓝和98%的罗丹明B。并且他们对其催化降解的机理进行了深入的研究。

但上述方法制备的碳酸银光催化剂循环性能差，吸附性能不高，其光催化活性有待提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种Ag₂CO₃-氧化石墨烯复合纳米材料及其制备方法及应用，该复合纳米材料以氧化石墨烯为支撑材料，并在其表面加载棒状的碳酸银，一方面可以提高催化剂的分散程度，另一方面可加快光生电荷迁移的速率,提高复合材料的光催化活性。氧化石墨烯简称GO。

本发明采用的技术方案是：

一种Ag₂CO₃-氧化石墨烯复合纳米材料，Ag₂CO₃为棒状的粒子，氧化石墨烯呈薄片状，氧化石墨烯的质量百分数为0.45%-3.5%；优选氧化石墨烯的质量百分数为0.9%。作为支撑材料，氧化石墨烯可以用石墨烯、氮掺杂的石墨烯、类石墨相的氮化碳代替。

一种Ag₂CO₃-氧化石墨烯复合纳米材料的制备方法，步骤包括：

A、将氧化石墨烯超声分散在去离子水中制得氧化石墨烯分散液；

B、在搅拌下向氧化石墨烯分散液中加入AgNO₃水溶液,继续搅拌至氧化石墨烯吸附AgNO₃完全；

C、在搅拌下向步骤B中制备的混合液中加入氨水溶液，继续搅拌至反应完全；

D、在搅拌下向步骤C中的制备混合液中加入NaHCO₃溶液，继续搅拌至反应完全；

E、将步骤D所得产物离心分离，用去离子水和无水乙醇将产物洗涤干净，干燥后即获得Ag₂CO₃-氧化石墨烯复合纳米材料；