本發(fā)明涉及光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改良光催化劑活性的方法。

背景技術(shù)：

光催化劑就是在光子的激發(fā)下能夠起到催化作用的化學(xué)物質(zhì)的統(tǒng)稱。世界上能作為光觸媒的材料眾多，包括二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)、二氧化鋯(ZrO2)、硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導(dǎo)體，其中二氧化鈦(Titanium Dioxide)因其氧化能力強，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定無毒，成為世界上最重要的納米光催化劑材料。光催化劑在水處理、空氣凈化領(lǐng)域得到了廣泛地研究和應(yīng)用。

但是，由于光催化劑的催化效率不高，一直制約著納米光觸媒技術(shù)的發(fā)展與推廣。改良二氧化鈦自身的特征是一個提升光催化劑效率的努力方向，在二氧化鈦表面附著金屬就是其中一個重要的發(fā)展方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種改良光催化劑活性的方法，能夠有效避免被激發(fā)電子重新跳回價帶，從而顯著提高了光催化劑的效率。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種改良光催化劑活性的方法，包括以下步驟：

S1、制備銅離子溶液和銀離子溶液,銅離子溶液中銅離子濃度大于0.1ppm，銀離子溶液中銀離子濃度大于0.1ppm，分別放置不同的容器中；

S2、將光催化劑先放入銅離子溶液，用紫外光源持續(xù)照射1h-24h；

S3、將光催化劑再放入銀離子溶液中，用紫外光源持續(xù)照射1h-24h；

S4、取出光催化劑并洗凈、晾干。

可選的，步驟S2中，光催化劑固化在載體后放入銅離子溶液中，并完全浸沒。

可選的，步驟S1中，采用紫外線燈直接照射浸沒在水中的銅體和銀體獲得銅離子溶液以及銀離子溶液。

可選的，在上述步驟中，紫外光源的紫外線波長為所述紫外光源為小于387nm的紫外線。

本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案如下：

一種改良光催化劑活性的方法，包括以下步驟：

S1、制備銅離子溶液和銀離子溶液,銅離子溶液中銅離子濃度為0.5ppm，銀離子溶液中銀離子濃度為0.25ppm，分別放置不同的容器中；

S2、將光催化劑先放入銅離子溶液，用波長為185nm的紫外光源持續(xù)照射3h；

S3、將光催化劑再放入銀離子溶液中，用波長為185nm的紫外光源持續(xù)照射3h；

S4、取出光催化劑并洗凈、晾干。

本發(fā)明的另一個優(yōu)選技術(shù)方案如下：

一種改良光催化劑活性的方法，包括以下步驟：

S1、制備銅離子溶液和銀離子溶液,銅離子溶液中銅離子濃度為1ppm，銀離子溶液中銀離子濃度為0.5ppm，分別放置不同的容器中；

S2、將光催化劑先放入銅離子溶液，用波長為254nm的紫外光源持續(xù)照射3h；

S3、將光催化劑再放入銀離子溶液中，用波長為254nm的紫外光源持續(xù)照射3h；

S4、取出光催化劑并洗凈、晾干。

紫外線的波長與能量的大小成反比。二氧化鈦光催化劑的帶隙是3.2ev，大于387nm的紫外線光子不能向價帶的電子提供足夠的能量使其跳躍到導(dǎo)帶。反之，小于等于387nm的紫外線即可激發(fā)光催化劑的催化活性。因此，小于等于387nm的紫外線都可滿足本發(fā)明對光子的需求。對于非二氧化鈦的光催化劑，上限波長由其帶隙決定，不一定是387nm。

以現(xiàn)有的紫外線燈技術(shù)，常用的是185nm以及254nm，相同功率的條件下，上述兩種紫外線燈最容易獲得，而溶液的吸光度與溶液中離子濃度成正比。因此，通過試驗總結(jié)得到上述兩個優(yōu)選的技術(shù)方案。

采用上述技術(shù)方案，由于在光催化劑表面先后附著兩種金屬，這兩種金屬形成自發(fā)電池從而構(gòu)成一個電場。當紫外線照射二氧化鈦光催化劑時，激發(fā)電子會向附著的金屬移動，自發(fā)電池對于激發(fā)電子向水體轉(zhuǎn)移形成驅(qū)動力。這避免了激發(fā)電子重新跳回價帶，從而提高了光催化劑的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一種改良光催化劑活性的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的第二種改良光催化劑活性的方法法流程圖；

圖3為本發(fā)明的第三種改良光催化劑活性的方法法流程圖；

圖4為改良光催化劑的原理結(jié)構(gòu)圖；

圖5是亞甲基藍的相對殘留對比降解圖。

圖中，1-二氧化鈦光催化劑，2-紫外線，10-Ag；20-Cu。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖4所示，二氧化鈦光催化劑1上附著有Cu 20和Ag 10，Cu 20和Ag 10兩種金屬形成自發(fā)電池從而構(gòu)成一個電場。當紫外線2照射二氧化鈦光催化劑1時，激發(fā)電子會向附著的金屬Cu 20和Ag 10移動，在自發(fā)電池構(gòu)成電場的作用下，激發(fā)電子向水體轉(zhuǎn)移。這里的核心是激發(fā)電子會向附著的金屬Cu 20和Ag 10移動。這是由于(1)激發(fā)電子聚集需要擴散；(2)自發(fā)電池電場驅(qū)動電子進入水體。這兩者的結(jié)合構(gòu)成了激發(fā)電子向水體轉(zhuǎn)移的通路和驅(qū)動力，這避免了激發(fā)電子重新跳回價帶，從而提高了光催化劑的效率。

實施例一：

如圖1所示，本發(fā)明的第一種改良光催化劑活性的方法，包括以下步驟：

S1、制備銅離子溶液和銀離子溶液,銅離子溶液中銅離子濃度大于0.1ppm，銀離子溶液中銀離子濃度大于0.1ppm，分別放置不同的容器中；

S2、將光催化劑先放入銅離子溶液，用紫外光源持續(xù)照射1h-24h；

S3、將光催化劑再放入銀離子溶液中，用紫外光源持續(xù)照射1h-24h；

S4、取出光催化劑并洗凈、晾干。

步驟S2中，光催化劑固化在載體后放入銅離子溶液中，并完全浸沒。

步驟S1中，采用紫外線燈直接照射浸沒在水中的銅體和銀體獲得銅離子溶液以及銀離子溶液。

在上述步驟中，紫外光源紫外光源為小于387nm的紫外線。

實施例二：

如圖2所示，本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案如下：

一種改良光催化劑活性的方法，包括以下步驟：

S1、制備銅離子溶液和銀離子溶液,銅離子溶液中銅離子濃度為0.5ppm，銀離子溶液中銀離子濃度為0.25ppm，分別放置不同的容器中；

S2、將光催化劑先放入銅離子溶液，用波長為185nm的紫外光源持續(xù)照射3h；

S3、將光催化劑再放入銀離子溶液中，用波長為185nm的紫外光源持續(xù)照射3h；

S4、取出光催化劑并洗凈、晾干。

實施例三：

如圖3所示，本發(fā)明的另一個優(yōu)選技術(shù)方案如下：

一種改良光催化劑活性的方法，包括以下步驟：

S1、制備銅離子溶液和銀離子溶液,銅離子溶液中銅離子濃度為1ppm，銀離子溶液中銀離子濃度為0.5ppm，分別放置不同的容器中；

S2、將光催化劑先放入銅離子溶液，用波長為254nm的紫外光源持續(xù)照射3h；

S3、將光催化劑再放入銀離子溶液中，用波長為254nm的紫外光源持續(xù)照射3h；

S4、取出光催化劑并洗凈、晾干。

紫外線的波長與能量的大小成反比。二氧化鈦光催化劑的帶隙是3.2ev，大于387nm的紫外線光子不能向價帶的電子提供足夠的能量使其跳躍到導(dǎo)帶。反之，小于等于387nm的紫外線即可激發(fā)光催化劑的催化活性。因此，小于等于387nm的紫外線都可滿足本發(fā)明對光子的需求。對于非二氧化鈦的光催化劑，上限波長由其帶隙決定，不一定是387nm。

以現(xiàn)有的紫外線燈技術(shù)，常用的是185nm以及254nm，相同功率的條件下，上述兩種紫外線燈最容易獲得，而溶液的吸光度與溶液中離子濃度成正比。因此，通過試驗總結(jié)得到上述兩個優(yōu)選的技術(shù)方案。

利用本發(fā)明中改良光催化劑活性的方法，進行了如下對比實驗：(1)無金屬離子附著(空白)、(2)附著銅離子、(3)附著銅離子和銀離子、(4)附著銀離子后的固化光催化劑分解亞甲基藍。具體操作步驟如下：

第一，光催化劑的固化：將A,B,C三塊10*10cm，0.5mm厚的鋁板作為基板，在基板一個表面第一涂膠，在120度下烘干2小時；然后在同一表面第二次涂膠，室溫擱置到表面沒有液體的光澤為止；將光催化劑涂在膠面上，在120度下烘干2小時；將每塊固化有光催化劑的鋁板準確切成4份(5*5cm)，在背面標注：A1,A2,A3,A4；B1,B2,B3,B4；C1,C2,C3,C4。

第二，將基板A2,B2,C2放入200ml燒杯內(nèi)，在185nm的紫外燈上纏繞長度為600mm的19根截面為2.5mm²的銅絲，將紫外燈放置在燒杯內(nèi)，注入電導(dǎo)率為102.3uS/cm的水，將基板和銅絲均浸沒，紫外燈開啟持續(xù)照射3小時。

第三，將基板A4,B4,C4放入200ml燒杯內(nèi)，在185nm的紫外燈上纏繞長度為1000mm長的1根直徑為0.8mm的銀絲，將紫外燈放置在燒杯內(nèi)，注入電導(dǎo)率為102.3uS/cm的水，將基板和銀絲均浸沒，紫外燈開啟持續(xù)照射4小時。

第四，首先將基板A3,B3,C3放入200ml燒杯內(nèi)，在185nm的紫外燈上纏繞長度為600mm的19根截面為2.5mm²的銅絲，將紫外燈放置在燒杯內(nèi)，注入電導(dǎo)率為102.3uS/cm的水，將基板和銅絲均浸沒，紫外燈開啟持續(xù)照射3小時。

其次，將基板A3,B3,C3放入另一個200ml燒杯內(nèi)，在185nm的紫外燈上纏繞長度為1000mm長的1根直徑為0.8mm的銀絲，將紫外燈放置在燒杯內(nèi)，注入電導(dǎo)率為102.3uS/cm的水，將基板和銀絲均浸沒，紫外燈開啟持續(xù)照射4小時。

利用上面所得的A1,A2,A3,A4；B1,B2,B3,B4；C1,C2,C3,C4上的無金屬離子附著(空白)、附著銅離子、附著銅離子和銀離子、附著銀離子后的固化光催化劑分解亞甲基藍，得到如圖5所示的降解曲線，表明附著銅離子和銀離子后亞甲基藍相對殘留明顯減少。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但本發(fā)明不限于所描述的實施方式。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。