一種介孔光催化材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銀納米粒子修飾T12-S12介孔光催化材料及其制備方法，屬于光催化復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自T12的光催化性能被發(fā)現(xiàn)以來，T12光催化技術(shù)得到了廣泛的研究。光催化材料的催化活性很大程度上取決于材料的比表面積，納米T12雖然具有較大的比表面積，但易失活、難回收等缺點(diǎn)極大地限制了其應(yīng)用，所以對(duì)T12進(jìn)行負(fù)載化以提高材料的比表面積是解決這一問題的有效途徑。
[0003]具有微孔、介孔等多孔結(jié)構(gòu)的S12材料由于其高的比表面積、良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，作為吸附劑在水環(huán)境中污染物的去除方面有廣泛的應(yīng)用。由于介孔材料具有作為載體的特殊性能，其在催化材料的合成方面同樣受到了關(guān)注。介孔S12可以有效提高光敏金屬氧化物或金屬納米粒子的分布程度。作為模板，介孔S12可用于控制金屬納米粒子的尺寸和大小，金屬納米粒子沿介孔孔道負(fù)載，介孔孔道不易被納米粒子堵塞，可得到大負(fù)載量的光催化材料。
[0004]盡管1102具有較高的光催化效果，但由于其只能被占據(jù)太陽光極少部分的紫外光激發(fā)，將T12的吸收波長向可見光范圍擴(kuò)展成為提高1102光催化活性的另一重要途徑。近年，用金屬納米粒子對(duì)T12進(jìn)行改性受到了廣泛關(guān)注，其中，使用貴金屬改性后的T12光催化效果明顯提高，光響應(yīng)波長有效延伸至可見光范圍。適量的貴金屬沉積在T12表面，對(duì)于提高其光催化活性具有效率高、制備簡便等優(yōu)點(diǎn)，其作用機(jī)理是當(dāng)貴金屬與半導(dǎo)體表面接觸時(shí)，載流子重新分布，電子從能級(jí)高的！^(^向能級(jí)低的貴金屬流動(dòng)，構(gòu)成微電池，促進(jìn)光生電子與空穴的分離，從而提高了光催化氧化活性。
[0005]光沉積法是一種被廣泛用于半導(dǎo)體光催化劑(如T12)表面沉積金屬納米顆粒的方法。該方法是在有半導(dǎo)體物質(zhì)存在及光照的條件下，將金屬鹽溶液中金屬離子還原為金屬單質(zhì)，并負(fù)載在半導(dǎo)體物質(zhì)表面的過程。例如，2013年，Ruey-an Doong等人利用光沉積的方法，在鈦酸鹽納米管表面沉積了 Cu顆粒，成功制備了 Cu-deposited Ti02/TNTs催化劑(Applied Catalysis B:Environmental 2013129: 48-55)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種磁性可分離的g_C3N4/Ag/Fe304介孔光催化材料及其制備方法，制備過程中采用溶膠一凝膠法合成的1102^02介孔材料在結(jié)構(gòu)和催化性能上優(yōu)于純二氧化鈦材料；進(jìn)一步采用光沉積法合成的銀納米粒子修飾T12-S12介孔光催化材料的光催化活性得到顯著提高。本發(fā)明提供的制備方法操作簡單，可重復(fù)性好，產(chǎn)率高，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求低，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
[0007]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種銀納米粒子修飾T12-S1i^孔光催化材料的制備方法，T1 2-Si02介孔材料的合成以非離子型表面活性劑P123為模板劑，正硅酸乙酯和鈦酸異丙酯在酸性條件下反應(yīng)；銀納米粒子的修飾采用紫外光照射的光沉積法；具體包括以下步驟:
(1)將模板劑P123與NaCl—起溶入鹽酸溶液中配置成酸液，在室溫下攪拌至澄清；
(2)加入正硅酸乙酯并于30~40°C下攪拌22~24h；
(3)再加入鈦酸異丙酯并繼續(xù)攪拌6~8h，然后將產(chǎn)物在90~110°C下靜置20~24h，沉淀；
(4)將靜置后產(chǎn)物進(jìn)行抽吸過濾，用去離子水和乙醇洗滌以去除多余的P123，并在500~600°C下煅燒4~6h得到T12-S12介孔材料粉末；
(5)取適量T12-S12介孔材料粉末溶入混合溶液中，并控制溫度在25~30°C，在紫外光照射下攪拌；所述混合溶液中含有l(wèi)mmol/L的硝酸銀溶液、去離子水和甲醇；
(6)將產(chǎn)物進(jìn)行抽吸過濾，用去離子水洗滌并在室溫下干燥，得到銀納米粒子修飾Ti O2-Si O2介孔光催化材料。
[0008]作為優(yōu)選方案，步驟(I)中，P123與NaCl的質(zhì)量比為1:2~2:3 ;所述鹽酸濃度為lmol/L，體積為 80~120ml。
[0009]作為優(yōu)選方案，步驟(2)中，正硅酸乙酯添加量與步驟(I)中P123質(zhì)量比為2:1?5:2o
[0010]作為優(yōu)選方案，步驟(3)中，鈦酸異丙酯添加量保證溶液中Si與Ti的摩爾比為4:10
[0011]作為優(yōu)選方案，步驟(5)中，T12-S12介孔材料粉末添加質(zhì)量與硝酸銀溶液的添加體積比為1:4~1:2 (g:ml)o
[0012]作為優(yōu)選方案，步驟(5)混合溶液中，lmmol/L的硝酸銀溶液、去離子水和甲醇的體積比為1:5:6。
[0013]作為優(yōu)選方案，步驟(5)中，紫外線的波長為320~400nm，功率為0.6-0.85mff/cm2,照射和攪拌時(shí)間為2~5min。
[0014]本發(fā)明還提供一種銀納米粒子修飾T12-S12介孔光催化材料，采用上述的介孔光催化材料的制備方法制得。
[0015]所述的納米粒子修飾T12-S12介孔光催化材料，其特征在于:以T1 2_Si02介孔材料為基底，具有由不定型的S12和分布均勻的T12、銀納米粒子組成的有序介孔結(jié)構(gòu)。材料孔徑分布較窄，比表面積較大。
[0016]有益效果:本發(fā)明提供的磁性可分離的g_C3N4/Ag/Fe304介孔光催化材料及其制備方法，具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明通過溶膠一凝膠法和光沉積法制得銀納米粒子修飾T12-S12介孔光催化材料，其中T1jP S1 2有效結(jié)合，表面貴金屬納米粒子分布均勻，制備方法操作簡單，產(chǎn)率高，可重復(fù)性好。
[0017](2)本發(fā)明方法制備的銀納米粒子修飾T12-S12介孔光催化材料，其表面貴金屬納米粒子負(fù)載量可調(diào)可控，可通過調(diào)節(jié)制備過程中各組分比例來提高催化劑的催化活性和穩(wěn)定性。
[0018](3)本發(fā)明方法制備的銀納米粒子修飾T12-S12介孔光催化材料，具有由不定型的S12和分布良好的T1 2納米晶體組成的有序介孔結(jié)構(gòu)，材料孔徑分布較窄，具有較大的比表面積。
[0019](4)本發(fā)明方法制備的銀納米粒子修飾T12-S12介孔光催化材料，具有良好的紫外光及可見光光催化活性，穩(wěn)定性好，在環(huán)境污染物降解過程中具有較好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0020]圖1為實(shí)施例1制備的T12-S12介孔材料的透射電鏡圖。
[0021]圖2為實(shí)施例1制備的T12-S12介孔材料的X射線衍射(XRD)圖。
[0022]圖3為實(shí)施例1制備的銀納米粒子修飾T12-S12介孔光催化材料的透射電鏡圖。
[0023]圖4為實(shí)施例1制備過程中各材料的紫外-可見漫反射光譜對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0025]實(shí)施例1
(I)取1.7g模板劑P123與3g NaCl 一起溶入100ml lmol/L的鹽酸溶液中配置成酸液，在室溫下攪拌至澄清。
[0026](2)加入4g正硅酸乙酯并于35°C下攪拌24h。
[0027](3)再加入1.63g鈦酸異丙酯并繼續(xù)攪拌7h，然后將產(chǎn)物在100°C下靜置24h，令其沉淀。
[0028](4)將靜置后產(chǎn)物進(jìn)行抽吸過濾，用去離子水和乙醇洗滌以去除多余的P123，并在550°C下煅燒5h得到1102^02介孔材料粉末。結(jié)合圖1中T12