納米管的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有可見光響應性的Ag/AgCl/Ti02納米管，本發明還涉及制備該Ag/AgCl/Ti02納米管的方法及特點。
【背景技術】
[0002]人類社會的發展離不開能源和環境，解決當前日益嚴重的能源短缺和環境污染問題，是實現可持續發展、提高人民生活質量和保障國家安全的迫切需要。以半導體催化材料為基礎的光催化技術為我們提供了一種理想的能源利用和環境污染治理新途徑。半導體光催化技術可將低密度的太陽能有效轉化為電能(染料敏化太陽能電池等)和化學能(光催化分解水制氫、光還原二氧化碳制甲烷等)，還能將環境中的有機污染物及有毒重金屬離子完全降解或還原成二氧化碳、水和其他無毒小分子，反應徹底，無二次污染，被認為是最具有應用前景的環境污染控制技術。由此可見，可利用豐富太陽能作為光源來驅動反應的半導體光催化技術具有能耗低、操作簡便、反應條件溫和、綠色環保等優點，是一種理想的能源利用和環境污染治理途徑，因而具有重大的社會、經濟效益。作為一種常見的氧化物半導體材料，T12以其帶隙位置適中，原料普通價廉，工藝簡單，對環境和人體無害，化學性質穩定，耐光、酸堿腐蝕等優點而被長期普遍研宄和應用于光催化領域。與普通T12粉體相比，1102納米管的管狀卷曲結構、大的比表面積和高的沉降性等優異性能有望進一步擴寬其在光催化劑等領域的應用，被普遍認為是一種極具潛力的無機功能材料。然而，純T12的帶隙能約為3.2eV(銳鈦礦)，決定了其只能吸收利用太陽光中的紫外線部分(約占太陽光的5%)，可見光利用率低，且純1102光生電子-空穴對(光生載流子)較易復合，這些都成為影響其光催化性能的重要因素
[0003]2008年，Awazu等創新性地將表面等離子體共振效應用于光催化反應，開發出在可見光譜區具有寬光譜吸收特征的Ag/Ti02光催化材料，并首次提出了表面等離子體光催化材料的概念。自此，基于貴金屬納米粒子的表面等離子體共振效應增強光催化材料可見光吸收的研宄引起了人們的關注，且制備方法趨于多樣化發展。而且貴金屬與T12之間形成的肖特恩勢皇亦能有效降低光生電子和空穴的復合。在此基礎上，近幾年黃柏標等通過光照還原方法制備出Ag/AgCl光催化劑，并獲得了較高的可見光催化活性。
[0004]基于此，本發明擬在水熱合成1102納米管的基礎上，進一步將其與AgCl復合，并通過光照還原部分Ag+生成Ag納米粒子，通過控制AgCl復合量及光照還原時間得到可見光響應且催化活性高的Ag/AgCl/Ti02m米管催化劑。
【發明內容】
[0005]為實現本發明所提供的技術方案是:
[0006]以水熱法制備的T12納米管為載體，將其與定量硝酸銀溶液混合，并滴加過量鹽酸溶液，經攪拌、離心、洗滌、干燥后，得AgCl/Ti02m米管催化劑。之后將AgCl/T1 2納米管催化劑通過高壓汞燈光照，使得部分Ag+還原生成Ag納米粒子，從而得到Ag/AgCl/T1 2納米管催化劑。
[0007]其中T12納米管的水熱合成方法為:將約1.5g T1 2粉末(銳鈦礦型)與1mol/L NaOH溶液密封在70mL聚四氟乙烯反應釜中，攪拌條件下油浴加熱至?150°C反應12h。將得到的絮狀物離心清洗，用稀硝酸溶液調至酸性后攪拌，之后用蒸餾水洗至中性。經馬弗爐300度焙燒后得到白色的1102納米管。
[0008]光催化性能測試表明，在合適的AgCl復合量及光照還原時間下，獲得的Ag/AgCl/T12納米管催化劑具有優異的紫外光及可見光降解有機廢水性能。
[0009]本發明的基本原理是在紫外光照下，T12和其表面復合AgCl的價帶電子受光激發躍迀到導帶，導帶電子進一步與AgCl中Ag+發生反應生成單質銀，從而得到Ag/AgCl/T1 2納米管催化劑。
【具體實施方式】
[0010]為更好理解本發明，下面結合實施例對本發明做進一步地詳細說明，但是本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。
[0011]實施例:
[0012]在10mL小燒杯中加入50mL蒸餾水，在磁力攪拌的作用下先加入計算得到的一定質量的硝酸銀，待其攪拌溶解均勻后再稱取1.0g的1102納米管置入其中，然后再用微量取樣器吸取相應微量HCl加到溶液中。持續攪拌2h后再超聲30min，蒸餾水離心水洗兩次后再乙醇離心水洗兩次，最后置入80°C烘箱中待干。稱取定量烘干樣品置于無水乙醇和水的混合溶液中(無水乙醇和去離子水的體積比為1:1)，避光攪拌0.5h混合均勻，之后通過300W高壓汞燈光照一定時間，離心，水洗后80°C烘干。
【主權項】
1.一種T1 2納米管，其特征在于:它是采用水熱法制備得到的白色絮狀物，并且此絮狀物需用蒸餾水反復清洗至中性，之后用稀硝酸溶液調至酸性后攪拌數小時，再用蒸餾水洗至中性，且經過300度焙燒。2.—種AgCl/T1 2納米管催化劑，其特征在于:將權利要求1所述的T1 2納米管浸漬到硝酸銀溶液中，并滴加過量鹽酸溶液所得，其中所滴加的鹽酸為稍過量。3.—種Ag/AgCl/T1 2納米管催化劑，其特征在于:將權利要求2所述的AgCl/T1 2納米管催化劑在紫外燈下光照一定時間，其中光照時間可隨需要進行調變，以達到最佳光催化性能。
【專利摘要】本發明涉及一種可見光響應且催化活性高的Ag/AgCl/TiO2納米管催化劑的制備方法。具體為以水熱法制備的TiO2納米管為載體，之后以AgNO3和HCl為先驅體，通過離子交換將AgCl負載到TiO2納米管上，形成復合型半導體光催化劑AgCl/TiO2納米管。最后在紫外汞燈的照射下進行光致還原，將AgCl中的銀離子部分還原成單質銀，得到最終產物Ag/AgCl/TiO2納米管。本方法工藝簡單，容易操作。光催化性能研究表明，本方法制備的Ag/AgCl/TiO2納米管催化劑在紫外光照和可見光照下都具有優異的光催化降解有機廢水性能。
【IPC分類】B01J21/06, C02F1/30, B01J27/10
【公開號】CN104941615
【申請號】CN201510291972
【發明人】安會琴, 陳芳, 于育才, 閆琳
【申請人】天津工業大學
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月1日