一種制備AgxBiOy可見光催化劑的簡便方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光催化產品合成技術領域，具體涉及一種制備AgxB1y可見光催化劑的簡便方法。
【背景技術】
[0002]在目前發現的光催化劑中，鉍基化合物由于有著較好的可見光響應特性，使其在環境污染治理領域有著較大的經濟與社會效益，并且得到了越來越多的應用。在目前的有關鉍基化合物的研究中，作為光催化劑的化合物主要是鹵氧鉍B1X(X = Cl、Br、I)、Bi2Mo06、8“胃06等。上述光催化劑已經在實驗室條件下獲得廣泛研究，但由于制備成本高、效率低、高耗能、難以回收等特點，使得其在實際應用中難以獲得較好的經濟、環境與社會效益。研究表明，貴金屬Ag參與制備的光催化劑由于具有高效率、低碳、環境友好特點，成為解決上述關鍵問題的理想選擇。
[0003]國內外學者已經對Ag光催化劑制備開展了很多有意義的研究工作，目前有關銀光催化劑的研究主要集中在磷酸銀(Ag3P04)、Ag20/Ti0# Ag 20/Bi203組成的異質結構上。在制備過程中，主要是采用水熱法提供高壓環境來進行合成化合物。Lin Zhu等(Lin Z, Boff, Lingling X et al.Ag20 - Bi203composites: synthesis, characterizat1n and highefficient photocatalytic activities.CrystEngComm, 2012, 14，5705-5709)通過分別制備Bi203與Ag 20，再通過蝕刻法來制備Ag20-Bi203異質結構光催化齊I」。雖然在已發表的研究性論文與專利中，銀光催化劑均表現出了較好的光催化效率，但是所制備樣品光催化過程不穩定、制備過程復雜，耗時耗資，難以在實際應用中加以推廣利用。Bi203與Ag20都可分別用作光催化劑，但是前者量子效率較低，后者容易在反應過程中產生氧缺陷而對光生電子產生捕獲。因此，將Bi203與Ag 20在原子層面進行結合，制備鉍酸銀化合物，即可充分利用鉍基化合物較高的穩定性，又可利用銀基化合物較強的可見光吸收特性與催化活性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種最簡單的方法，來制備光催化劑鉍酸銀(Ag5Bi(V^Ag3Bi03)。通過改變Bi/Ag比例來控制樣品組成結構，實現鉍酸銀結構的可控制備。
[0005]為了實現本發明所述目的，本發明提供了以下技術方案。
[0006]這種制備AgxB1y可見光催化劑的簡便方法，包括如下步驟:
[0007]A、室溫下，分別取Bi203和Ag 20，按照摩爾比配成1: 1_7的反應物；
[0008]B、在研缽內研磨0.5h ；
[0009]C、將研磨好的粉末轉移到培養皿當中，室溫下放置在飽和水蒸氣的環境當中，反應 24h ；
[0010]D、取出樣品，60°C干燥 12h，得到 AgxB1y ；
[0011]其中X = 3 或 X = 5，y = 3 或 y = 4。
[0012]所述制備AgxB1y可見光催化劑的簡便方法，步驟A中分別取Bi203和Ag 20，優選摩爾比配成1: 3-5的反應物，重復B、C、D步驟，得到AgxB1y。
[0013]所述制備AgxB1y可見光催化劑的簡便方法，步驟A中分別取Bi203和Ag 20，按照摩爾比配成1: 3的反應物，重復B、C、D步驟，得到Ag3Bi03。
[0014]所述制備AgxB1y可見光催化劑的簡便方法，步驟A中分別取Bi203和Ag 20，按照摩爾比配成1: 5的反應物，重復B、C、D步驟，得到Ag3Bi0#PAg5Bi04。
[0015]本發明創新點在于實現了鉍酸銀結構的可控制備，即通過改變Bi/Ag比例來控制樣品組成結構，克服了現有制備方法不易操作及耗時耗能。反應物Bi203與Ag20均來自于市場采購，且制備方法簡單，既減少了產品生產過程中碳排放，又可以進行大規模工業生產應用。
【附圖說明】
[0016]圖Ι-a 是 Bi203:Ag 20 = 1:3 反應樣品的 SEM 圖
[0017]圖Ι-b 是 Bi203:Ag 20 = 1:5 反應樣品的 SEM 圖
[0018]圖2-a 是 Bi203:Ag 20 = 1:1 反應樣品的 XRD 圖
[0019]圖2-b 是 Bi203:Ag 20 = 1:3 反應樣品的 XRD 圖
[0020]圖2-c 是 Bi203:Ag 20 = 1:5 反應樣品的 XRD 圖
[0021]圖2-d 是 Bi203:Ag 20 = 1:7 反應樣品的 XRD 圖
[0022]圖3-a是Bi203:Ag 20 = 1:3反應樣品的X射線光電子能譜圖
[0023]圖3-b是Bi203:Ag 20 = 1:5反應樣品的X射線光電子能譜圖
[0024]圖4為Bi203和Ag20不同摩爾比所得樣品的光催化甲基橙曲線圖
【具體實施方式】
[0025]下面結合具體實施例對本發明所述內容做進一步詳細的說明。
[0026]實施例1:
[0027]A、室溫下，分別取Bi203和Ag 20，按照摩爾比配成1: 3的反應物；
[0028]B、在研缽內研磨0.5h ；
[0029]C、將研磨好的粉末轉移到培養皿當中，室溫下放置在飽和水蒸氣的環境當中，反應 24h ；
[0030]D、取出樣品，60°C干燥12h，得到Ag3Bi03。如圖2_b所示
[0031]實施例2:
[0032]分別取Bi203和Ag 20，按照摩爾比配成1: 5的反應物，重復實施例1中B、C、D步驟，得到Ag3Bi03和Ag 5Bi04o如圖2-c所示
[0033]實施例3:
[0034]分別取Bi203和Ag 20，按照摩爾比配成1: 1的反應物，重復實施例1中B、C、D步驟，得到少量的Ag3Bi<VfP大量未反應的Bi 203的混合物。如圖2-a所示。
[0035]實施例4:
[0036]分別取Bi203和Ag 20，按照摩爾比配成1: 7的反應物，重復實施例1中B、C、D步驟，得到Ag3B1#P Ag 5Bi04和未反應的Ag 20的混合物。如圖2_d所示。
[0037]從上述實施例可以看出:隨著Bi/Ag摩爾比改變，產物中鉍酸銀組成由六&8丨03逐漸變為Ag5Bi04，根據半導體光催化機理，復合異質結構的能帶位置，及合適的禁帶寬度可以保證能充分吸收可見光，并且能有效的使光生電子和空穴分離。那么比例不同，產生復合異質結構的組成不同，對光催化性能的影響也不同。可以方便找到最佳的光催化產品。
[0038]樣品的掃描電鏡圖SEM(圖1)顯示樣品的形貌為不規則四棱柱的形狀，主要是大量Ag3Bi03和少量Ag迎04組成的。圖Ι-a為Bi 203: Ag 20 = 1: 3得到的產品Ag3Bi03，圖Ι-b為Bi203: Ag 20 = 1: 5得到的產品。
[0039]反應樣品的XRD圖(圖2)所示Bi203: Ag 20 = 1:3時制出的樣品主要是Ag3Bi03[JCPDS 49-0140]的，Bi203: Ag 20 = 1:5 時制出的樣品主要是 Ag3Bi03與 Ag 5Bi04的[JCPDS 48-0383]。重復 B、C、D 步驟，得到 AgxB1y。據此，Bi203: Ag 20 = 1: 3 和Bi203: Ag 20 = 1: 5是制備AgxBi03樣品比較合適的兩組比例。證明當Bi 203和Ag 20，按照摩爾比配成1: 3-5的反應物時，可以得到AgxB1y光催化效果滿意結果。
[0040]對樣品進行X射線電子能譜表征(圖3)所示，從Bi 4f的高清分辨XPS圖上可以看至I」，圖3-a的159.1和164.3eV處以及圖3_b的158.9和164.leV處對應著Bi 4f7/2和Bi 4f5/2的結合能，這也進一步的說明了所制備的AgxB1# Bi是以Bi 3+存在的。
[0041 ] 圖4為Bi203和Ag 20不同摩爾比所得產品的光催化甲基橙曲線。從圖中可以看出Bi203: Ag20的摩爾比為1: 3得到主要產物為Ag3Bi03，產品光催化性能最佳。
[0042]綜上所述，本發明制備AgxB1y可見光催化劑的方法簡便易行，用于產業化開發，具有重要的創新意義。
【主權項】
1.一種制備AgxB1y可見光催化劑的簡便方法，其特征包括如下步驟: A、室溫下，分別取Bi203和Ag20，按照摩爾比配成1: 1-7的反應物； B、在研缽內研磨0.5h ； C、將研磨好的粉末轉移到培養皿當中，室溫下放置在飽和水蒸氣的環境當中，反應24h ； D、取出樣品，60°C干燥12h，得到AgxB1y；其中 x = 3 或 x = 5，y = 3 或 y = 4。2.根據權利要求1所述制備AgxB1y可見光催化劑的簡便方法，其特征包括:步驟A中分別取Bi203和kg 20，按照摩爾比配成1: 3-5的反應物，重復B、C、D步驟，得到AgxB1y。3.根據權利要求1所述制備AgxB1y可見光催化劑的簡便方法，其特征包括:步驟A中分別取Bi203和kg 20，按照摩爾比配成1: 3的反應物，重復B、C、D步驟，得到Ag3Bi03O4.根據權利要求1所述制備AgxB1y可見光催化劑的簡便方法，其特征包括:步驟A中分別取Bi203和Ag20，按照摩爾比配成1: 5的反應物，重復B、C、D步驟，得到Ag3B1#PAg5Bi04o
【專利摘要】本發明提供一種制備AgxBiOy可見光催化劑的簡便方法，包括如下步驟∶A、室溫下，分別取Bi2O3和Ag2O，按照摩爾比配成1∶1-7的反應物；B、在研缽內研磨0.5h；C、將研磨好的粉末轉移到培養皿當中，室溫下放置在飽和水蒸氣的環境當中，反應24h；D、取出樣品，60℃干燥12h，得到AgxBiOy；其中x＝3或x＝5，y＝3或y＝4。本發明創新點在于實現了鉍酸銀結構的可控制備，即通過改變Bi/Ag比例來控制樣品組成結構，克服了現有制備方法不易操作及耗時耗能。反應物Bi2O3與Ag2O均來自于市場采購，且制備方法簡單，既減少了產品生產過程中碳排放，又可以進行大規模工業生產應用。
【IPC分類】B01J23/644
【公開號】CN105289598
【申請號】CN201510783335
【發明人】孫秀果, 郭丹, 張洋洋, 李艷廷, 朱亞輝, 楊桂珍, 訾賀, 李攀
【申請人】石家莊鐵道大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月16日