一种等离子体Z型纳米复合光催化剂及其制备方法和应用与流程

专利2025-08-08  39


本发明涉及光催化剂领域,特别是一种等离子体z型纳米复合光催化剂及其制备方法和应用。


背景技术:

1、萘(nap)作为一种常见的多环芳烃(pahs),在水生环境中造成了严重的污染。根据相关研究,海水中nap的浓度在32.6~166.2ng/l之间。此外,nap通过直接或间接暴露对人类和动物的健康造成重大威胁。为了有效去除pahs,人们采用了多种技术,包括芬顿和类芬顿技术、电化学氧化技术、生物技术和光催化氧化技术。

2、光催化作为一种新兴的高级氧化技术,具有操作简单、效率高、成本低等优点,可用于有机废水的高效处理。为了在紫外光照射下降解nap,研究者们合成了含有tio2的纳米复合材料,并对其进行了全面研究。然而,上述所报道的半导体光催化剂一般是在ph小于7.0的条件下光催化降解nap的。在海洋环境中,表层海水ph值一般为7.9~8.3。因此,有必要合成新型光催化材料来研究碱性海水中nap的去除效果。

3、最新的研究表明,z型光催化剂是由两种或两种以上具有相匹配的能带结构的不同光催化剂结合而成,可以显著提高光催化性能。z型光催化体系可以有效地在两种光催化剂之间分离和转移电荷,从而更有效地利用太阳能进行光催化反应。在众多z型光催化剂的改性方法中,贵金属纳米粒子,包括ag、bi和au,可以进一步引入到传统的z型复合光催化体系中,以构建高活性的等离子体z型纳米复合光催化体系。上述贵金属纳米粒子可以吸收太阳光中的可见光,从而诱导表面等离子体共振(spr)效应。spr效应可以作为电子媒介,促进等离子体z型纳米复合光催化体系中psi和psii光催化剂产生的光生载流子的分离。因此,所提出的等离子体z型纳米复合光催化剂具有很大的实际应用潜力。


技术实现思路

1、为了解决上述技术问题,本发明提供了一种等离子体z型纳米复合光催化剂及其制备方法和应用。

2、为达到上述目的,本发明是按照以下技术方案实施的:

3、本发明的目的之一是要提供一种等离子体z型纳米复合光催化剂的制备方法,包括以下步骤:

4、s1、将摩尔比为1:1的agno3和kbr混合并溶解在100ml去离子水中得到混合溶液a,将混合溶液a离心得到沉淀,将沉淀多次洗涤并在60℃下干燥2.0h后充分研磨,得到agbr纳米粒子;

5、s2、将制备的agbr纳米粒子分散到0.10mol/l的agno3溶液中得到混合溶液b,并在磁力搅拌下,使用300w氙灯照射混合溶液b0.5 h;然后,通过多次离心从混合溶液中分离得到悬浮样品;将悬浮样品多次洗涤并在60℃下干燥2.0h后充分研磨得到agbr/ag纳米粒子;

6、s3、按照kbr与sncl2·2h2o的摩尔比为5:1取sncl2·2h2o分散于20ml乙醇中,室温搅拌30min得到混合溶液c,然后调节混合溶液c的ph至4.0;将混合溶液c在50℃水浴中连续搅拌1.0h,室温陈化至形成淡黄色的sno2溶胶;将制备好的agbr/ag纳米粒子加入sno2溶胶中,室温冷却干燥形成凝胶;将上述凝胶在400℃下热处理3.0h,冷却至室温后充分研磨,得到等离子体z型agbr/ag/sno2纳米复合光催化剂。

7、进一步地,所述步骤s3中用冰醋酸调节混合溶液c的ph。

8、本发明的目的之二是要提供一种利用上述制备方法制得的等离子体z型纳米复合光催化剂。

9、本发明的目的之三是要提供一种等离子体z型纳米复合光催化剂在光催化降解海水中的有机污染物中的应用。

10、与现有技术相比,本发明通过化学沉淀法、光还原法和溶胶凝胶法制备获得等离子体z型agbr/ag/sno2纳米复合光催化剂,制备方法简便,催化剂获得率高;并且,由于生成了等离子体z型agbr/ag/sno2纳米复合光催化体系,可以实现高效的光催化氧化还原反应,产生多种高活性自由基以降解海水中的有机污染物质;这种等离子体z型agbr/ag/sno2纳米复合光催化剂与传统z型光催化剂相比,电子流向更多;在光催化降解海水中的有机污染物过程中既保证了电子与空穴的充分分离,又增加了光催化活性;同时减少了光生电子和光生空穴的复合率,提高了光催化活性,又具有出色的循环利用效率,提高了光催化剂的回收及再利用率。



技术特征:

1.一种等离子体z型纳米复合光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的等离子体z型纳米复合光催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤s3中用冰醋酸调节混合溶液c的ph。

3.一种如权利要求1或2所述的制备方法制得的等离子体z型纳米复合光催化剂。

4.一种如权利要求3所述的等离子体z型纳米复合光催化剂在光催化降解海水中的有机污染物中的应用。


技术总结
本发明属于光催化剂领域,具体公开了一种等离子体Z型纳米复合光催化剂及其制备方法和应用,通过化学沉淀法、光还原法和溶胶凝胶法制备获得等离子体Z型AgBr/Ag/SnO<subgt;2</subgt;纳米复合光催化剂,制备方法简便,催化剂获得率高;并且,由于生成了等离子体Z型AgBr/Ag/SnO<subgt;2</subgt;纳米复合光催化体系,可以实现高效的光催化氧化还原反应,产生多种高活性自由基以降解海水中的有机污染物质;这种等离子体Z型AgBr/Ag/SnO<subgt;2</subgt;纳米复合光催化剂与传统Z型光催化剂相比,电子流向更多;在光催化降解海水中的有机污染物过程中既保证了电子与空穴的充分分离,又增加了光催化活性;同时减少了光生电子和光生空穴的复合率,提高了光催化活性,又具有出色的循环利用效率,提高了光催化剂的回收及再利用率。

技术研发人员:刘继泽,杨文超,徐晓彤,宋爽,徐嘉忆,韩建波
受保护的技术使用者:国家海洋环境监测中心
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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