一種具有高效可見光催化活性的Ag/AgCl/CdWO4催化劑的制作方法
本發明屬于光催化技術領域，涉及一種在可見光下具有高效降解多種有機染料活性的光催化劑的制備方法。更具體地說，是一種具有等離子共振效應的Ag/AgCl/CdWO4光催化劑的制備和降解多種有機染料的應用。
背景技術：
隨著現代社會經濟的發展，能源和環境問題日益突出，人們迫切希望能通過綠色、環保的方法來獲得清潔能源和去除污染物。近年來，半導體光催化技術，因其環境友好性、反應條件溫和、能礦化有機污染物等優點，成為處理難降解廢水的有效方法。TiO2憑借其高效的光催化活性、化學穩定性、廉價、無毒等特性，被作為光催化劑來廣泛研究。但TiO2只能在紫外光下激發，對太陽能的利用率較差，而限制了它的實際應用。盡管科學家嘗試通過各種方法，如：形貌調控、摻雜、異質結、表面改性、等離子共振等方法對其改性，但都無法從根本上解決其可見光響應差的問題。因此，研制和開發具有優良可見光響應性能的光催化材料，成為光催化走向實用化的發展趨勢之一。
近年來，人們發現CdWO4具有較好的紫外光降解有機污染物性能，光學性能優于TiO2，是一類具有開發前景的光催化材料。但由于其禁帶寬度較寬(約為3.8eV)，只能對紫外光進行響應，同樣，限制了它的實際應用。人們發現異質結能有效改善其可見光催化性能。2016年申請專利CN105642316A公開了一種制備BiOI/CdWO4異質結光催化劑的方法，通過BiOI/CdWO4異質結得到了一種具有良好可見光催化活性的納米復合光催化劑，90分鐘降解羅丹明B可達90％，其活性較純BiOI和CdWO4高。研究表明異質結能有效促進光生電子和空穴的分離，提高光催化性能。從文獻報道看，目前還沒有人通過等離子共振效應來改進CdWO4的光催化性能。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種在可見光下具有高效降解多種有機染料活性的光催化劑的制備。首先，以水和乙二醇作混合溶劑，通過水熱法制得CdWO4材料，然后采用浸漬和光還原法制備了具有等離子共振效應的Ag/AgCl/CdWO4光催化劑。所得催化劑中的Ag/AgCl等離子共振效應將有利于材料對可見光的吸收；同時，材料特有的Ag/AgCl/CdWO4異質結結構將利于光生電子和空穴的有效分離，使光生電子和空穴得到充分利用。也就是說，通過異質結構造和等離子共振效應的協同作用，有效地提高了CdWO4的光催化性能。實現了在可見光下高效催化降解多種有機染料的特性。
本發明的效果和優點：
此法制備的催化劑在可見光照射下對金橙II、甲基橙、甲基藍、孔雀綠、結晶紫和羅丹明B等有機染料具有優異的光催化降解性能；10分鐘有機染料降解率為95％以上，礦化率高達93％，可重復使用。
本發明涉及的生產工藝條件簡單、原料易得，所得的材料具有高效的光響應程度，工業應用前景廣闊。
附圖說明
圖1為具有等離子共振效應的Ag/AgCl/CdWO4光催化劑和CdWO4的XRD圖；
圖2為可見光下Ag/AgCl/CdWO4光催化劑降解多種有機染料的降解效率圖。
具體實施方式
1、具有等離子共振效應的Ag/AgCl/CdWO4光催化劑的制備
實施例1：
(1)CdWO4的合成
分別稱取2mmol的Na2WO4·2H2O和2mmol的Cd(NO3)2·4H2O，溶于水和乙二醇組成的混合溶液中，不斷攪拌至溶解；轉入水熱反應釜，100℃，水熱晶化2天；抽濾，洗滌，干燥；即得CdWO4，與單斜相(卡片JCPDS14-0676)吻合，產物XRD見附圖1，測定其比表面積為78.4m2/g。
(2)具有等離子共振效應的Ag/AgCl/CdWO4光催化劑的制備
(a)稱取0.4mmol AgNO3，將其加到30mL的乙醇水溶液中，加入水熱法制得的CdWO4，不斷攪拌至分散均勻；稱取0.4mmol KCl將其加到20mL的乙醇水溶液中，溶解，然后將其滴加到含CdWO4、AgNO3的乙醇水溶液中；滴加完成后，繼續攪拌30～120分鐘，至生成的AgCl充分浸漬到CdWO4上；
(b)將上述溶液在鹵燈下光照30分鐘，將AgCl部分還原成Ag；然后靜置，抽濾，洗滌，并將其干燥，即得具有等離子共振效應的Ag/AgCl/CdWO4光催化劑；產物的XRD見附圖1。
2、具有等離子共振效應的Ag/AgCl/CdWO4光催化劑降解有機染料實驗
通過在可見光下降解金橙II、甲基橙、甲基藍、孔雀綠、結晶紫和羅丹明B溶液來評價所制備催化劑的光催化性能。具體實施如下：
稱取0.1g催化劑，將其分散于100ml的10mg/L所選染料溶液的燒杯(250ml)中，在黑暗條件下磁力攪拌30min，使其能夠達到吸-脫附平衡，待其平衡后。以300W氙燈做為光源，并通過截波玻璃濾去波長小于420nm紫外光，每隔一定的反應時間，取5mL反應溶液，并通過高速離心機分離，取上層離心液。離心液經由紫外-可見分光光度計檢測，并觀測最大吸收峰值強度的變化來推測染料降解的濃度變化。結果表明，本發明的Ag/AgCl/CdWO4光催化劑，在10分鐘內降解率為95％，見附圖2。進一步測其TOC值，發現從起始的900ppm降為60ppm，礦化率達93％；重復使用4次，其降解率保持不變。
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