一種高活性立方塊氯化銀微米晶體及其電化學制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種高活性立方塊氯化銀微米晶體及其電化學制備方法，它為純立方相氯化銀，具有{100}面暴露的晶面結構，將硫酸鈉加入到一定量的去離子水中，攪拌使固體溶解，然后加氯化鈉，攪拌使混合均勻；將配制的混合溶液轉移到H-型電化學反應池中，反應池的一端加入銀片并連接恒電位電源的陽極，另一端加入鉑片并連接恒電位電源的陰極；調節電源輸出的電壓值，使銀片氧化產生銀離子，在室溫下反應30-40分鐘，將銀片電極附近的反應池底部的沉淀過濾洗滌，在恒溫箱中干燥得到立方塊氯化銀微米晶體。在可見光下立方塊氯化銀微米晶體形成的光催化劑的活性相對較高。
【專利說明】一種高活性立方塊氯化銀微米晶體及其電化學制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氯化銀晶體，特別涉及一種高活性立方塊氯化銀微米晶體及其電化學制備方法，可用于可見光降解有機污染物的環保領域。
【背景技術】
[0002]自從1972年日本科學家發現二氧化鈦電極在光照下可以光解水產氫氣，光催化技術已經引起了世界各國科學家的注意。利用光催化技術不僅可以光解水產生氫氣和氧氣，還能降解有機污染物和重金屬污染物，因此光催化技術已經潛在的可替代化石燃料的可持續綠色能源技術。而目前高效穩定的光催化材料主要是一些寬禁帶半導體材料，只利用太陽光的紫外部分。近年來拓展光催化材料的可見光響應是研究的熱點，其中銀系材料因為其特殊的光學性能成為熱點材料。特別是銀鹵化銀光催化體系，其已經成為了可見光光催化材料的重要組成部分。從目前氯化銀的研究現狀考慮，氯化銀可以通過合成方法的改變來改變其晶體形貌和結晶性，提高其在光催化中的活性。
[0003]銀氯化銀作為可見光催化材料在近幾年成為了研究的熱點。特別是2008年以來，大量研究工作報道銀氯化銀在可見光照射下具有高效的光催化活性，并研究了其不同形貌和合成方法對其光催化活性的影響。此后，一系列的報道表明，氯化銀的晶體形貌和結晶質量對銀氯化銀的光催化活性有重要的影響。而目前報道的合成高活性氯化銀的方法都是通過多步的實驗步驟控制銀離子的交換速度或水熱過程才能達到想要的結果，實驗方法比較復雜。因此，用簡單的實驗方法合成具有高活性的氯化銀晶體有重要的實際應用意義。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種高活性立方塊氯化銀微米晶體及其電化學制備方法，該晶體具有{100}面暴露的晶面結構，其形成的光催化劑在可見光下具有較強的催化活性。
[0005]一種高活性立方塊氯化銀微米晶體，它為純立方相氯化銀，具有{100}面暴露的晶面結構。
[0006]所述的氯化銀微米晶體尺寸為0.4-1.0 μ m。
[0007]—種高活性立方塊氯化銀微米晶體的電化學制備方法，包括步驟如下:
[0008](I)將銀片用去離子水和無水乙醇分別清洗，并用氮氣將表面吹干；
[0009](2)將硫酸鈉加入到一定量的去離子水中，攪拌使固體溶解，然后加氯化鈉，攪拌使混合均勻；
[0010](3)將配制的混合溶液轉移到H-型電化學反應池中，反應池的一端加入銀片并連接恒電位電源的陽極，另一端加入鉬片并連接恒電位電源的陰極；
[0011](4)調節電源輸出的電壓值，使銀片氧化產生銀離子，在室溫下反應30-40分鐘，將銀片電極附近的反應池底部的沉淀過濾洗滌，在恒溫箱中干燥得到立方塊氯化銀微米晶體。
[0012]上述方法中，所述的硫酸鈉、氯化鈉，去離子水的質量比例為1.42:0.058-0.175:100 ;優選 1.42:0.175:100。
[0013]所述的恒電位電源陰極和陽極的電壓范圍是1.5-6V。反應池內兩電極的距離優選為4-6厘米。
[0014]所述銀片為IXlcm銀片。所述的恒溫箱中干燥溫度在60°C。
[0015]上述立方塊氯化銀微米晶體光照下制得的光催化劑。
[0016]催化劑的制備方法為:將上述立方塊氯化銀微米晶體加入去離子水中(質量比為
0.2:100)，在不斷攪拌下用500W氙燈照射lh，過濾洗滌干燥得到。
[0017]對本發明提出的光催化活性的測試可用如下的方法進行:
[0018]降解染料:
[0019]光催化測試在玻璃燒杯中(橫斷面30cm2，高5cm)常溫常壓下進行。光源選用模擬太陽光源。用甲基橙評價樣品的光催化活性。稱取0.1g樣品分散在IOOmL甲基橙溶液中(20mg/L)。光催化反應測試前，避光磁力攪拌30min使甲基橙在催化劑表面達到吸附平衡，通光后每隔5min取樣5mL，離心分離，取上清液用紫外可見分光光度計測量吸光度。作為對t匕，用普通沉淀法合成無規則氯化銀顆粒和氮摻雜二氧化鈦在同等實驗條件下進行了光催化活性測試。
[0020]經光催化測試，立方塊氯化銀微米晶體形成的光催化劑(采用實施例1制備的光催化劑)可在15min將甲基橙降解完，普通沉淀法合成的無規則磷酸銀顆粒在30min將37%甲基橙降解，氮摻雜二氧化鈦 在30min將亞甲基藍降解12%。可見用電化學合成的立方塊氯化銀微米晶體在光催化應用上與普通沉淀法合成的無規則氯化銀顆粒和氮摻雜二氧化鈦相比具有較高的活性。
[0021]本發明的有益效果是:
[0022]1.利用電化學陽極氧化法通過氧化銀片來控制銀離子的產生速度，產生的銀離子與溶液中的氯離子反應生成的氯化銀的立方塊晶核，晶核繼續生長中{100}面暴露，形成了立方塊微米晶體。形成的立方塊氯化銀的尺寸很容易調節；
[0023]2.合成方法和步驟簡單，制備的樣品均勻性好，可大量制備；
[0024]3.制備過程中立方塊氯化銀微米顆粒的成核和生長都脫離銀電極的表面，產生的氯化銀沉淀到反應池的底部有利于樣品的收集，避免了氯化銀在銀電極表面的沉積阻礙電極反應的進行，保證了銀電極持續不斷的向溶液中提供銀離子，使氯化銀不斷產生。
[0025]4.合成的立方塊氯化銀微米晶體具有特殊的{100}面暴露的結構，具有較高的結晶性;
[0026]5.與無規則氯化銀顆粒及氮化P25相比，在可見光下立方塊氯化銀微米晶體形成的光催化劑的活性相對較高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明實施例1產物的X射線圖；(a)立方相的氯化銀的標準峰，(b)實施例I所得產物的峰；
[0028]圖2為本發明實施例1產物的SEM圖；
[0029]圖3為本發明實施例2產物的X射線衍射圖；
[0030]圖4為本發明實施例2產物的SEM圖。【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步的闡述，應該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發明，并不對其內容進行限定。
[0032]實施例1
[0033]量取IOOml去離子水加入到燒杯中，取1.42g硫酸鈉加入到上述溶液，攪拌10分鐘使固體充分的溶解；隨后將0.175g氯化鈉的溶液加入到上述溶液中，不斷攪拌使溶液均勻；再將上述溶液加入到H-型電化學反應池中；最后將I X Icm銀片放入到反應池的一段并與恒電位電源的陽極相連，同樣大小的鉬片放到另一端與很電位電源的陰極相連，保持兩電極的距離為6厘米，調節恒電位電源的輸出電壓為6V在室溫下反應30分鐘，將銀片一側的H-型電化學反應池中的沉淀過濾，用去離子水洗滌2遍，在60°C恒溫箱中干燥得到立方塊氯化銀微米晶體。
[0034]附圖1(b)為實施例1所得產物的X射線衍射圖，由圖可知，該產物各衍射峰均與立方相的氯化銀的標準卡片(JCPDS n0.31-1238) (a)上的峰位相對應，說明產物為純的立方相氯化銀。附圖2為本實施例所得產物的SEM圖，由圖可知立方塊氯化銀微米晶體的尺寸在500nm，具有{100}面暴露的晶面結構。
[0035]以上的檢測和分析綜合的證明了實施例1得到的產物是立方相的氯化銀晶體。采用本發明方法制備的立方塊氯化銀微米晶體形成的光催化劑具有較高光催化活性，在光催化降解有機污染領域得到了有效地應用。
[0036]實施例2
[0037]量取IOOml去離子水加入 到燒杯中，取1.42g硫酸鈉加入到上述溶液，攪拌10分鐘使固體充分的溶解；隨后將0.175g氯化鈉的溶液加入到上述溶液中，不斷攪拌使溶液均勻；再將上述溶液加入到H-型電化學反應池中；最后將I X Icm銀片放入到反應池的一段并與恒電位電源的陽極相連，同樣大小的鉬片放到另一端與很電位電源的陰極相連，保持兩電極的距離為6厘米，調節恒電位電源的輸出電壓為1.5V在室溫下反應30分鐘，將銀片一側的H-型電化學反應池中的沉淀過濾，用去離子水洗滌2遍，在60°C恒溫箱中干燥得到立方塊氯化銀微米晶體。
[0038]附圖3為本實施所得產物的X射線衍射圖。由圖知，該產物為純的立方相的氯化銀晶體。附圖4為本實施例的產物的SEM圖，由圖4可以看出立方塊氯化銀納米晶體的尺寸為1.0 μ m。尺寸增加的原因是電壓的降低，減少了晶核生成數量，從而在相同時間內晶核生長成了較大的晶體。
[0039]實施例3
[0040]量取IOOml去離子水加入到燒杯中，取1.42g硫酸鈉加入到上述溶液，攪拌10分鐘使固體充分的溶解；隨后將0.058g氯化鈉的溶液加入到上述溶液中，不斷攪拌使溶液均勻；再將上述溶液加入到H-型電化學反應池中；最后將I X Icm銀片放入到反應池的一段并與恒電位電源的陽極相連，同樣大小的鉬片放到另一端與很電位電源的陰極相連，保持兩電極的距離為6厘米，調節恒電位電源的輸出電壓為3V在室溫下反應30分鐘，將銀片一側的H-型電化學反應池中的沉淀過濾，用去離子水洗滌2遍，在60°C恒溫箱中干燥得到立方塊氯化銀微米晶體。[0041]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本 發明的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種高活性立方塊氯化銀微米晶體，其特征是，它為純立方相氯化銀，具有{100}面暴露的晶面結構。
2.根據權利要求1所述的一種高活性立方塊氯化銀微米晶體，其特征是，所述的氯化銀微米晶體尺寸為0.4-1.0 μ m。
3.一種高活性立方塊氯化銀微米晶體的電化學制備方法，其特征是，包括步驟如下: (1)將銀片用去離子水和無水乙醇分別清洗，并用氮氣將表面吹干； (2)將硫酸鈉加入到一定量的去離子水中，攪拌使固體溶解，然后加氯化鈉，攪拌使混合均勻； (3)將配制的混合溶液轉移到H-型電化學反應池中，反應池的一端加入銀片并連接恒電位電源的陽極，另一端加入鉬片并連接恒電位電源的陰極； (4)調節電源輸出的電壓值，使銀片氧化產生銀離子，在室溫下反應30-40分鐘，將銀片電極附近的反應池底部的沉淀過濾洗滌，在恒溫箱中干燥得到立方塊氯化銀微米晶體。
4.根據權利要求3所述的一種高活性立方塊氯化銀微米晶體的電化學制備方法，其特征是，所述的硫酸鈉、氯化鈉，去離子水的質量比例為1.42:0.058-0.175:100。
5.根據權利要求4所述的一種高活性立方塊氯化銀微米晶體的電化學制備方法，其特征是，所述的硫酸鈉、氯化鈉，去離子水的質量比例為1.42:0.175:100。
6.根據權利要求3所述的一種高活性立方塊氯化銀微米晶體的電化學制備方法，其特征是，所述的恒電位電源陰極和陽極的電壓范圍是1.5-6V。
7.根據權利要求3所述的一種高活性立方塊氯化銀微米晶體的電化學制備方法，其特征是，反應池內兩電極的距離選為4-6厘米。
8.權利要求1所述的立方塊氯化銀微米晶體制成的催化劑。
9.權利要求8所述的催化劑的制備方法，其特征是，將立方塊氯化銀微米晶體按質量比為0.2:100加入去離子水中，在不斷攪拌下用500W氙燈照射lh，過濾洗滌干燥得到。
【文檔編號】C25B1/26GK103466684SQ201310400037
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】秦曉燕, 婁在祝, 黃柏標, 張曉陽 申請人:山東大學