一種新型AgCl/Ag核殼結構納米可見光催化劑的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型不對稱核殼結構的AgCl/Ag納米材料的制備方法，所采用的主要技術原理如下：利用殼聚糖只溶于酸性介質的特性將之溶解在含有鹽酸的去離子水中，然后加入一定濃度的硝酸銀溶液，在殼聚糖大分子的模板作用下形成納米尺度的AgCl，然后再向體系中引入一定量的α?氨基丙酸，利用α?氨基丙酸的還原特性將部分AgCl轉化為Ag單質生長在AgCl的表面形成核殼型納米結構，本發明具有制備方法簡便、易得、不需要特殊的設備，更容易推廣的優點，且整個制備體系都是由無毒物質組成。
【專利說明】
一種新型AgC I /Ag核殼結構納米可見光催化劑的制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種可見光催化劑的制備方法，具體涉及一種新型AgCl/Ag核殼結構 納米可見光催化劑的制備方法。
【背景技術】
[0002] 全球工業化迅猛發展的同時也帶來了日益嚴重的環境污染，從空氣到水體再到土 壤無一幸免，因此治理污染成為國內外廣泛關注的焦點，也是當前科技領域的研究熱點之 一。傳統的污水治理方法包括物理化學法和生物法兩大類，雖然都有一定的效果，但也都不 同程度地存在一些缺點。如前者一般處理成本較高、容易形成二次污染等，而后者則對難降 解的有機物處理效率不高，因此尋找優異、高效、綠色、低耗的水處理方法是所有環境工作 者迫切需要解決的問題。半導體光催化技術是近些年來興起的一種新型綠色環境治理技 術，被認為是最有前途和最有效的處理方法之一。其中納米尺度的、能響應太陽光的催化技 術最受歡迎，它能夠利用太陽能將難降解的有機物完全轉化為二氧化碳、水和其他無機小 分子，具有高效、清潔、對環境和污染物無特殊要求等特點。而且納米可見光催化劑不僅可 以應用到污水處理方面，還廣泛應用于空氣凈化、土壤修復、殺菌消毒等領域。
[0003] 最早受到關注的半導體光催化劑是二氧化鈦，然而二氧化鈦的內稟特性使其投入 實際應用存在局限性，如二氧化鈦的禁帶寬度較大(3~3.2V)，僅能對紫外光有吸收，而太陽 能到達地球表面后只有4~5%的紫外光，因而對太陽光的利用度非常低。通常使用二氧化鈦 做催化劑的時候都需要采用高壓汞燈之類的專用紫外光源，不僅消耗電能，而且由于紫外 線對人體有傷害，對整個光催化設備也有很高要求，從而使得處理量受到限制。相比較而 言，具有可見光響應的光催化劑的應用更容易實現，因此，探索新方法制備新形貌的、具有 高的光催化活性的可見光催化劑具有重要意義。如現有技術授權公告號:CN101733161B的 中國發明專利，該發明實施例提供一種殼聚糖負載金屬硫化物光催化劑的制備方法。屬于 有機無機雜化光催化劑材料制備領域。該方法包括如下步驟:制備殼聚糖金屬離子配合物； 配制前驅液;光化學反應;光催化劑的后處理:光化學反應結束后，經過濾、洗滌、干燥后即 得殼聚糖負載金屬硫化物光催化劑。該發明具有制備工藝簡單，反應條件溫和，反應可控性 好、實用性強、設備要求低等優點。所制備的殼聚糖負載金屬硫化物光催化劑在紫外光、可 見光或自然太陽光下可降解甲基橙、亞甲基藍等有機物，作為光催化劑在降解有機污染物 方面具有較好的應用前景。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種制備方法簡便、易得、不需要特殊的設備的一種新型AgCl/Ag核殼 結構納米可見光催化劑的制備方法。
[0005] 本發明為解決上述問題所采用的技術方案為： 一種新型A g C1 / A g核殼結構納米可見光催化劑，該催化劑的核結構為A g C1，殼結構為 Ag，利用殼聚糖只溶于酸性介質的特性將之溶解在含有鹽酸的去離子水中，加入一定濃度 的硝酸銀溶液，在殼聚糖大分子的模板作用下形成納米尺度的AgCl，再向體系中引入一定 量的氨基丙酸，利用氨基丙酸的還原特性將部分AgCl轉化為Ag單質生長在AgCl的表面 形成核殼型納米結構。
[0006] 上述催化劑的核與殼之間以非對稱形式復合。
[0007] 一種新型AgCl/Ag核殼結構納米可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟： 將濃度為36%的濃鹽酸加入去離子水中，并加入殼聚糖攪拌1~2小時使之溶解，然后加 入硝酸銀，并攪拌均勻后加入還原劑，繼續攪拌1小時，得到紫色懸浮液； 將紫色懸浮液靜置12小時，所得紫色沉淀離心分離并用去離子水清洗1-5次，即制得 AgCl/Ag核殼納米復合物。
[0008] 作為優選，其特征在于： 上述36%的濃鹽酸加入去離子水的操作溫度為15°C~25°C ; 上述殼聚糖攪拌溶解后的濃度為〇. 5g-l. 5g/L; 上述硝酸銀加入后，該硝酸銀在溶液中的濃度為〇. 05~0.15 mol · L-l; 上述還原劑加入后，該還原劑在溶液中濃度為0.05~0.15 mol · L-1。
[0009] 作為優選，上述的還原劑為α-氨基丙酸，是一種氨基酸，從而使得所制備的光催化 劑完全生物相容，可以應用到飲用水凈化和與人類生活密切相關環境的空氣凈化等領域。
[0010] 作為優選，上述所得紫色沉淀離心分離并用去離子水清洗2次。
[0011] 與已有技術相比，本發明具有如下優點： 1、 所得到的AgCl /Ag納米復合光催化劑對陰面房間的散射光具有響應，能夠完成對模 型有機物的完全降解； 2、 整個制備體系都是由無毒物質組成的，特別是殼聚糖是一種生物相容性良好的物 質，其本身就來源于甲殼類動物的殼，而氨基丙酸是一種氨基酸，從而使得所制備的這種 光催化劑完全生物相容，可以應用到飲用水凈化和與人類生活密切相關環境的空氣凈化等 領域； 3、 制備方法簡便、易得、不需要特殊的設備，更容易推廣。
【附圖說明】
[0012]圖1實施例1的AgCl /Ag納米核殼結構的透射電子顯微鏡鏡圖像 圖2實施例2的AgCl /Ag納米核殼結構的透射電子顯微鏡鏡圖像 圖3模型染料(羅丹明B)和與AgCl /Ag納米核殼光催化劑混合并置于陰面房間三天后 的數碼圖像 圖4模型染料(亞甲基藍)和與AgCl /Ag納米核殼光催化劑混合并置于陰面房間三天 后的數碼圖像。 具體實施例
[0013] 下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明，但本發明的制備方案不受 限于這些實施例。
[0014] 實施例： (1)將1 mL的濃鹽酸加到20 mL去離子水中，加入0.2 g的殼聚糖并攪拌1小時使之完全 溶解，所述濃鹽酸濃度為36%; (2) 加入硝酸銀，使其濃度為0.1 mol丄_1，攪拌均勻后加入α-氨基丙酸，使其濃度為 0·2 mol.L-1; (3) 繼續攪拌1小時后，將反應體系靜置12小時，將所得紫色沉淀離心分離并用去離子 水清洗兩次留用。這些紫色沉淀通過透射電子顯微鏡表征可以看到明顯的非對稱核殼結 構，如圖1。
[0015] (4)所有步驟都在環境溫度下完成，環境溫度為15°C~25°C下。
[0016] 實施例2: (1) 將1.5 mL的濃鹽酸加到20 mL去離子水中，加入0.3 g的殼聚糖并攪拌2小時使之完 全溶解，所述濃鹽酸濃度為36%; (2) 加入硝酸銀，使其濃度為0.15 mol·L-1,攪拌均勻后加入α-氨基丙酸，使其濃度為 0.3 mol * L-1； (3) 繼續攪拌1小時后，將反應體系靜置12小時，用吸管吸去上層清液，再加入20 mL的 去離子水，攪拌5分鐘后繼續靜置并重復上述操作2次以實現對產物的清洗。將所得紫色沉 淀離心分離并用去離子水清洗兩次留用。這些紫色產物形貌通過透射電子顯微鏡表征，可 以看到明顯的核殼結構，如圖2。
[0017] (4)所有步驟都在環境溫度下完成，環境溫度為15°C~25°C下。
[0018] 核殼型AgCl/Ag復合納米材料光催化劑的性能研究 取適量步驟一所制得的AgCl/Ag復合納米光催化劑超聲分散在濃度為20 mg·L-1的模 型染料水溶液中，于暗處攪拌0.5小時達到吸附平衡后，在不同可見光源輻照下開始光催化 性能研究實驗，這些光源包括:氙燈、家用日光燈和自然光，自然光可以是太陽光直接照射， 也可以是陰面房間里自然光的散射光。每隔一定時間間隔取約三毫升左右的催化體系液體 離心分離，取上層清液通過紫外可見分光光譜儀分析模型染料的特征峰吸光度值來判斷光 催化的進程直至染料完全降解，完全脫色所需時間與光強度有關。模型染料可以是亞甲基 蘭、羅丹明B、甲基橙、甲基紫等多種，除模型染料外，被降解的物質還可以是其他有機污染 物，如硝基苯等。典型示例見圖3。
[0019] 對比實驗。
[0020] 實驗方法:設置實驗組A和對照組B，其中實驗組為本實施例所的產品，分別對其特 征和降解做記錄，結果如下表1。
[0021] 從上表可以看出，實驗組在模型染料、降解速度、明顯優與對照組，且可以看出本 實施例所得產品在降解模型染料方面具有較好的應用前景，降解速度優于試驗組，可以更 好的減少降解周期。
[0022] 雖然本發明已以實施例公開如上，但其并非用以限定本發明的保護范圍，任何熟 悉本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和范圍內所做的更動和潤飾，均應屬于本發 明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種納米可見光催化劑，包括殼與核結構，其特征在于:所述的核結構為AgCl，殼結 構為Ag。2. 根據權利要求1所述納米可見光催化劑，其特征在于:所述的核與殼之間以非對稱形 式復合。3. -種新型AgCl/Ag核殼結構納米可見光催化劑的制備方法，其特征在于以下步驟： 1) 將濃度為36%的濃鹽酸加入去離子水中，并加入殼聚糖攪拌1~2小時使之溶解，然后 加入硝酸銀，并攪拌均勻后加入還原劑，繼續攪拌1小時，得到紫色懸浮液； 2) 將紫色懸浮液靜置12小時，所得紫色沉淀離心分離并用去離子水清洗1-5次，即制得 AgCl/Ag核殼納米復合物。4. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于： 所述的步驟1)中： 所述的36%的濃鹽酸加入去離子水的操作溫度為15 °025 °C ; 所述的殼聚糖攪拌溶解后的濃度為〇. 5g-l. 5g/L; 所述的硝酸銀加入后，該硝酸銀在溶液中的濃度為〇. 05~0.15 mol · L-l; 所述的還原劑加入后，該還原劑在溶液中濃度為0.05~0.15 mol · L-1。5. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中所述的還原劑為α-氨基丙 酸。6. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟3)所述的去離子水清洗為2次。
【文檔編號】C02F1/30GK106076371SQ201610386032
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月3日 公開號201610386032.9, CN 106076371 A, CN 106076371A, CN 201610386032, CN-A-106076371, CN106076371 A, CN106076371A, CN201610386032, CN201610386032.9
【發明人】董麗紅, 管桂芝, 魏軒, 趙興隆
【申請人】通化師范學院