纳米颗粒可见光催化剂及其应用
纳米颗粒可见光催化剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，本发明还涉 及所述催化剂在降解有机农药甲基对硫磷中的应用。 技术背景
[0002] 光催化氧化技术是近年来备受瞩目的一种水体污染物处理技术，已经得到了极为 广泛的研宄。TiO2化学性质稳定、无毒、价廉、反应条件温和、净化对象广谱、不产生二次污 染，被认为是一种极具前途的环境污染深度净化技术。但是采用TiO2作为光催化剂处理 废水至今仍停留在实验室阶段，尚未进入实际应用的主要原因是纯1102只能在波长小于 387nm的紫外光下才有光催化活性（这部分光仅占到达地球表面太阳光的4% )，而占40% 以上波长为400~SOOnm的可见光却不能被利用，导致其光催化效率低，为解决这一难题， 众多研宄者做了大量的工作。
[0003] CN101884939A公开了一种制备氮掺杂1102光催化剂的方法，该方法首先采用离子 渗氮工艺对金属钛或钛合金表面进行渗氮处理，之后再采用微弧氧化技术在渗氮后的金属 钛或钛合金基体上原位生长TiCV薄膜催化剂。该方法应用于光催化净化领域，与未掺杂氮 的TiCV薄膜相比，对紫外光和可见光的吸收效率明显提高，光生电流强度明显增强，降解有 机污染的降解效率显著提高。CN103506104A公开了一种碳掺杂纳米1102可见光相应催化 剂的制备方法。该方法以吐温80为碳源和模板离子，通过溶胶凝胶法制备具有可见光响应 的C掺杂TiO2催化剂。在可见光照射下，对溶液中的甲基橙降解率达到了 88. 3~91. 89%。 然而，尽管上述报道中，实现了 1102催化剂对可见光的响应，然而，由于非金属元素掺杂降 低了 TiO2的禁带宽度，导致光生电子和空穴更易发生复合，导致了其可见光活性较低，因 此，如何提高该类可见光响应1102的效率仍为业界努力的目标。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种能够利用可见光响应的光催化剂，该催化剂在可见光条 件下具有更高的光催化效率，可用于降解有机农药甲基对硫磷。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，它是按照以下方法制备 而成的：
[0007] 1)将0. 5_2g葡萄糖溶于20_50mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢 加入5-10mL钛酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入5-10mL冰醋酸，然后剧烈搅拌 10-30min，密封反应器，在室温下搅拌老化20-30h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0008] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于50-80°C下干燥l_5h，然后在马弗炉中于 350-500°C煅烧l_3h，研磨，制得粒径为5-20nm的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0009] 3)将硝酸银溶于水中，加入步骤2)得到的C掺杂1102纳米颗粒，先搅拌 10-30min，使Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为250-260纳米的紫外 光进行照射，使Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺杂 Ti O2纳米颗粒可见光催化剂，
[0010] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为1-10%。
[0011] 优选地，所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂是按照以下方法 制备而成的：
[0012] 1)将Ig葡萄糖溶于40mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入6mL钛 酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入6mL冰醋酸，然后剧烈搅拌IOmin后，密封反应器， 在室温下搅拌老化24h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0013] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于60°C下干燥3h，然后在马弗炉中于400°C 煅烧2h，研磨，制得粒径为5-10纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0014] 3)将硝酸银溶于水中，加入步骤2)得到的C掺杂1102纳米颗粒，先搅拌30min，使 Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为254纳米的紫外光进行照射，使Ag + 光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见 光催化剂，
[0015] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为1-5%。
[0016] 本发明的有益效果是：一方面，本发明制备的负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗 粒可见光催化剂能利用400~700nm的可见光进行光催化反应，可以直接利用取之不尽的 太阳光作为光源；另一方面，Ag负载于非金属元素碳的掺杂TiO2催化剂表面，可以降低因 非金属元素碳掺杂导致禁带宽度降低而因起的电子、空穴复合率提高的问题，从而有利于 1102光生电子和空穴的分离，使其能够充分发挥氧化、还原作用，提高光催化活性。
[0017] 通过本方法制备的负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂的纳米TiO 2的主要晶相仍为锐钛矿相，催化膜的光吸收带红移至700nm ;催化剂在过滤掉小于420nm光 波长的氙灯光照射下，对有机农药甲基对硫磷降解率明显优于没有负载金属Ag的C掺杂 Ti O2纳米颗粒可见光催化剂。
【附图说明】
[0018] 图1为不同金属Ag含量的C-TiO2Ag催化剂与C-TiO2催化剂的紫外可见吸收光 谱图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0020] 实施例1
[0021] -种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，其制备方法如下：
[0022] 1)将Ig葡萄糖溶于40mL异丙醇中搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入6mL钛酸 异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入6mL冰醋酸，然后剧烈搅拌IOmin后，密封反应器，在 室温下搅拌老化24h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0023] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于60°C下干燥3h，然后在马弗炉中于400°C 煅烧2h，研磨，制得粒径为5-10纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0024] 3)将0.0787g硝酸银溶于100mL水中，加入Ig步骤2)得到的C掺杂TiO2纳米颗 粒，先搅拌30min，使Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为254纳米的紫 外光进行照射，使Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺 杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂。
[0025] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为5%。
[0026] 实施例2
[0027] -种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，其制备方法如下：
[0028] 1)将0. 5g葡萄糖溶于20mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入5mL 钛酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入5mL冰醋酸，然后剧烈搅拌lOmin，密封反应器， 在室温下搅拌老化20h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0029] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于50°C下干燥5h，然后在马弗 炉中于350°C 煅烧3h，研磨，制得粒径为5-20纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0030] 3)将0.0315g硝酸银溶于100mL水中，加入Ig步骤2)得到的C掺杂TiO2纳米颗 粒，先搅拌lOmin，使Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为250纳米的紫 外光进行照射，使Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺 杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂。
[0031] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为2%。
[0032] 实施例3
[0033] -种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，其制备方法如下：
[0034] 1)将2g葡萄糖溶于50mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入IOmL钛 酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入IOmL冰醋酸，然后剧烈搅拌30min，密封反应器， 在室温下搅拌老化30h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0035] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于80°C下干燥lh，然后在马弗炉中于500°C 煅烧lh，研磨，制得粒径为5-20纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0036] 3)将0.0157g硝酸银溶于100mL水中，加入Ig步骤2)得到的C掺杂TiO2纳米颗 粒，先搅拌30min，使Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为260纳米的紫 外光进行照射，使Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺 杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂，
[0037] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为1%。
[0038] 试验例1 :可见光催化降解甲基对硫磷的效果试验
[0039] 试验方法：先配制5mg/L的甲基对硫磷溶液lOOmL，尔后向其中添加不同负载金属 Ag的C掺杂1102纳米颗粒0. 02g，将此溶液置于氙灯光源（采用420nm滤光片过滤掉<420nm 的光）下照射120min，分别于0、30、60、90、120min进行取样，每次取样为5mL，备用。
[0040] 检测方法：采用紫外可见分光光度法（岛津UV-2450,日本）测定甲基对硫磷的吸 收光谱，测定范围为240~600nm，计算甲基对硫磷的含量和降解率。试验结果见表1。
[0041] 表1不同金属Ag含量的C-TiO2Ag催化剂与C-TiO2催化剂降解甲基对硫磷的降 解率（％ )
[0042]
[0043] 从以上结果可以看出，与没有负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒相比，负载金属 Ag可以显著提高C掺杂1102纳米颗粒的光催化活性。当Ag含量为1-5%时，对甲基对硫 磷的降解效果显著高于(：掺杂1102纳米颗粒。当48含量为10%时，其(：-1102/^8-10%的 光催化活性低于C掺杂1102纳米颗粒，其原因为金属Ag不具有光催化活性，其主要作用于 光生电子的迀移，降低光生电子和空穴的复合率，从而提高C掺杂TiO2纳米颗粒的光催化 活性。然而，当其含量过高时，则抑制了 C掺杂TiO2纳米颗粒的光催化活性。
[0044] 试验例2 :可见光催化剂的紫外可见吸收光谱
[0045] 检测方法：采用紫外可见漫反射光谱仪（岛津UV-2450,日本）测量不同金属Ag含 量的C-TiO2Ag催化剂与C-TiO2催化剂的紫外可见吸收光谱，以BaSOjt为参比，测量范围 为 200 ~800nm。
[0046] 检测结果：从图1中可以看出，负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒和C掺杂TiO 2纳米颗粒在λ MOOnm的光谱区域均具有光吸收，证明此类催化剂均具有可见光相应。同 时，随着负载金属Ag含量的增加，C-TiO2Ag催化剂在λ MOOnm的光谱区域光吸收峰逐渐 提高，证明金属Ag负载能够提高C掺杂TiO2纳米颗粒的可见光活性。
【主权项】
1. 一种负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂，其特征在于它是按照以下 方法制备而成的： 1) 将0. 5-2g葡萄糖溶于20-50mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加 入5-10mL钛酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入5-10mL冰醋酸，然后剧烈搅拌 10-30min，密封反应器，在室温下搅拌老化20-30h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶； 2) 将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于50-80 °C下干燥l_5h，然后在马弗炉中于 350-500°C煅烧l_3h，研磨，制得粒径为5-20nm的C掺杂TiO2纳米颗粒； 3) 将硝酸银溶于水中，加入步骤2)得到的C掺杂1102纳米颗粒，先搅拌10-30min，使 Ag+吸附于C掺杂TiO2纳米颗粒表面，而后采用波长为250-260纳米的紫外光进行照射，使 Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒 可见光催化剂， 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含量为1-10%〇2. 如权利要求1所述的负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂，其特征在 于它是按照以下方法制备而成的： 1) 将Ig葡萄糖溶于40mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入6mL钛酸异 丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入6mL冰醋酸，然后剧烈搅拌IOmin后，密封反应器，在室 温下搅拌老化24h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶； 2) 将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于60°C下干燥3h，然后在马弗炉中于400°C煅烧 2h，研磨，制得粒径为5-10纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒； 3) 将硝酸银溶于水中，加入步骤2)得到的C掺杂1102纳米颗粒，先搅拌30min，使Ag+ 吸附于C掺杂TiO2纳米颗粒表面，而后采用波长为254纳米的紫外光进行照射，使Ag+光致 还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催 化剂， 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含量为 1-5 % 〇3. 权利要求1或2所述的负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂在降解有 机农药甲基对硫磷中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂，它是以葡萄糖为碳源，通过非金属元素C掺杂改性，制得C掺杂TiO2纳米颗粒，后以硝酸银为银源，以C掺杂TiO2催化剂为载体材料，通过模拟太阳光激发纳米二氧化钛产生光生电子与空穴，光生电子将银离子还原成金属Ag，得到C-TiO2/Ag复合光催化剂。本发明通过负载金属Ag，提高了TiO2光生电子与空穴的分离率，降低了因非金属元素C掺杂所导致的电子与空穴复合率，从而使其能够充分发挥氧化、还原作用，提高光催化活性。
【IPC分类】C02F1/30, B01J23/50, C02F101/30
【公开号】CN104888770
【申请号】CN201510222662
【发明人】刘广龙, 朱端卫, 赵建伟, 周文兵, 蔡建波, 华玉妹, 万小琼
【申请人】华中农业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月30日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，本发明还涉 及所述催化剂在降解有机农药甲基对硫磷中的应用。 技术背景
[0002] 光催化氧化技术是近年来备受瞩目的一种水体污染物处理技术，已经得到了极为 广泛的研宄。TiO2化学性质稳定、无毒、价廉、反应条件温和、净化对象广谱、不产生二次污 染，被认为是一种极具前途的环境污染深度净化技术。但是采用TiO2作为光催化剂处理 废水至今仍停留在实验室阶段，尚未进入实际应用的主要原因是纯1102只能在波长小于 387nm的紫外光下才有光催化活性（这部分光仅占到达地球表面太阳光的4% )，而占40% 以上波长为400~SOOnm的可见光却不能被利用，导致其光催化效率低，为解决这一难题， 众多研宄者做了大量的工作。
[0003] CN101884939A公开了一种制备氮掺杂1102光催化剂的方法，该方法首先采用离子 渗氮工艺对金属钛或钛合金表面进行渗氮处理，之后再采用微弧氧化技术在渗氮后的金属 钛或钛合金基体上原位生长TiCV薄膜催化剂。该方法应用于光催化净化领域，与未掺杂氮 的TiCV薄膜相比，对紫外光和可见光的吸收效率明显提高，光生电流强度明显增强，降解有 机污染的降解效率显著提高。CN103506104A公开了一种碳掺杂纳米1102可见光相应催化 剂的制备方法。该方法以吐温80为碳源和模板离子，通过溶胶凝胶法制备具有可见光响应 的C掺杂TiO2催化剂。在可见光照射下，对溶液中的甲基橙降解率达到了 88. 3~91. 89%。 然而，尽管上述报道中，实现了 1102催化剂对可见光的响应，然而，由于非金属元素掺杂降 低了 TiO2的禁带宽度，导致光生电子和空穴更易发生复合，导致了其可见光活性较低，因 此，如何提高该类可见光响应1102的效率仍为业界努力的目标。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种能够利用可见光响应的光催化剂，该催化剂在可见光条 件下具有更高的光催化效率，可用于降解有机农药甲基对硫磷。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，它是按照以下方法制备 而成的：
[0007] 1)将0. 5_2g葡萄糖溶于20_50mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢 加入5-10mL钛酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入5-10mL冰醋酸，然后剧烈搅拌 10-30min，密封反应器，在室温下搅拌老化20-30h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0008] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于50-80°C下干燥l_5h，然后在马弗炉中于 350-500°C煅烧l_3h，研磨，制得粒径为5-20nm的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0009] 3)将硝酸银溶于水中，加入步骤2)得到的C掺杂1102纳米颗粒，先搅拌 10-30min，使Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为250-260纳米的紫外 光进行照射，使Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺杂 Ti O2纳米颗粒可见光催化剂，
[0010] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为1-10%。
[0011] 优选地，所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂是按照以下方法 制备而成的：
[0012] 1)将Ig葡萄糖溶于40mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入6mL钛 酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入6mL冰醋酸，然后剧烈搅拌IOmin后，密封反应器， 在室温下搅拌老化24h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0013] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于60°C下干燥3h，然后在马弗炉中于400°C 煅烧2h，研磨，制得粒径为5-10纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0014] 3)将硝酸银溶于水中，加入步骤2)得到的C掺杂1102纳米颗粒，先搅拌30min，使 Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为254纳米的紫外光进行照射，使Ag + 光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见 光催化剂，
[0015] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为1-5%。
[0016] 本发明的有益效果是：一方面，本发明制备的负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗 粒可见光催化剂能利用400~700nm的可见光进行光催化反应，可以直接利用取之不尽的 太阳光作为光源；另一方面，Ag负载于非金属元素碳的掺杂TiO2催化剂表面，可以降低因 非金属元素碳掺杂导致禁带宽度降低而因起的电子、空穴复合率提高的问题，从而有利于 1102光生电子和空穴的分离，使其能够充分发挥氧化、还原作用，提高光催化活性。
[0017] 通过本方法制备的负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂的纳米TiO 2的主要晶相仍为锐钛矿相，催化膜的光吸收带红移至700nm ;催化剂在过滤掉小于420nm光 波长的氙灯光照射下，对有机农药甲基对硫磷降解率明显优于没有负载金属Ag的C掺杂 Ti O2纳米颗粒可见光催化剂。
【附图说明】
[0018] 图1为不同金属Ag含量的C-TiO2Ag催化剂与C-TiO2催化剂的紫外可见吸收光 谱图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0020] 实施例1
[0021] -种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，其制备方法如下：
[0022] 1)将Ig葡萄糖溶于40mL异丙醇中搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入6mL钛酸 异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入6mL冰醋酸，然后剧烈搅拌IOmin后，密封反应器，在 室温下搅拌老化24h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0023] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于60°C下干燥3h，然后在马弗炉中于400°C 煅烧2h，研磨，制得粒径为5-10纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0024] 3)将0.0787g硝酸银溶于100mL水中，加入Ig步骤2)得到的C掺杂TiO2纳米颗 粒，先搅拌30min，使Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为254纳米的紫 外光进行照射，使Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺 杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂。
[0025] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为5%。
[0026] 实施例2
[0027] -种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，其制备方法如下：
[0028] 1)将0. 5g葡萄糖溶于20mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入5mL 钛酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入5mL冰醋酸，然后剧烈搅拌lOmin，密封反应器， 在室温下搅拌老化20h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0029] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于50°C下干燥5h，然后在马弗 炉中于350°C 煅烧3h，研磨，制得粒径为5-20纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0030] 3)将0.0315g硝酸银溶于100mL水中，加入Ig步骤2)得到的C掺杂TiO2纳米颗 粒，先搅拌lOmin，使Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为250纳米的紫 外光进行照射，使Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺 杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂。
[0031] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为2%。
[0032] 实施例3
[0033] -种负载金属Ag的C掺杂1102纳米颗粒可见光催化剂，其制备方法如下：
[0034] 1)将2g葡萄糖溶于50mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入IOmL钛 酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入IOmL冰醋酸，然后剧烈搅拌30min，密封反应器， 在室温下搅拌老化30h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶；
[0035] 2)将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于80°C下干燥lh，然后在马弗炉中于500°C 煅烧lh，研磨，制得粒径为5-20纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒；
[0036] 3)将0.0157g硝酸银溶于100mL水中，加入Ig步骤2)得到的C掺杂TiO2纳米颗 粒，先搅拌30min，使Ag+吸附于C掺杂TiO 2纳米颗粒表面，而后采用波长为260纳米的紫 外光进行照射，使Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺 杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂，
[0037] 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含 量为1%。
[0038] 试验例1 :可见光催化降解甲基对硫磷的效果试验
[0039] 试验方法：先配制5mg/L的甲基对硫磷溶液lOOmL，尔后向其中添加不同负载金属 Ag的C掺杂1102纳米颗粒0. 02g，将此溶液置于氙灯光源（采用420nm滤光片过滤掉<420nm 的光）下照射120min，分别于0、30、60、90、120min进行取样，每次取样为5mL，备用。
[0040] 检测方法：采用紫外可见分光光度法（岛津UV-2450,日本）测定甲基对硫磷的吸 收光谱，测定范围为240~600nm，计算甲基对硫磷的含量和降解率。试验结果见表1。
[0041] 表1不同金属Ag含量的C-TiO2Ag催化剂与C-TiO2催化剂降解甲基对硫磷的降 解率（％ )
[0042]
[0043] 从以上结果可以看出，与没有负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒相比，负载金属 Ag可以显著提高C掺杂1102纳米颗粒的光催化活性。当Ag含量为1-5%时，对甲基对硫 磷的降解效果显著高于(：掺杂1102纳米颗粒。当48含量为10%时，其(：-1102/^8-10%的 光催化活性低于C掺杂1102纳米颗粒，其原因为金属Ag不具有光催化活性，其主要作用于 光生电子的迀移，降低光生电子和空穴的复合率，从而提高C掺杂TiO2纳米颗粒的光催化 活性。然而，当其含量过高时，则抑制了 C掺杂TiO2纳米颗粒的光催化活性。
[0044] 试验例2 :可见光催化剂的紫外可见吸收光谱
[0045] 检测方法：采用紫外可见漫反射光谱仪（岛津UV-2450,日本）测量不同金属Ag含 量的C-TiO2Ag催化剂与C-TiO2催化剂的紫外可见吸收光谱，以BaSOjt为参比，测量范围 为 200 ~800nm。
[0046] 检测结果：从图1中可以看出，负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒和C掺杂TiO 2纳米颗粒在λ MOOnm的光谱区域均具有光吸收，证明此类催化剂均具有可见光相应。同 时，随着负载金属Ag含量的增加，C-TiO2Ag催化剂在λ MOOnm的光谱区域光吸收峰逐渐 提高，证明金属Ag负载能够提高C掺杂TiO2纳米颗粒的可见光活性。
【主权项】
1. 一种负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂，其特征在于它是按照以下 方法制备而成的： 1) 将0. 5-2g葡萄糖溶于20-50mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加 入5-10mL钛酸异丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入5-10mL冰醋酸，然后剧烈搅拌 10-30min，密封反应器，在室温下搅拌老化20-30h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶； 2) 将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于50-80 °C下干燥l_5h，然后在马弗炉中于 350-500°C煅烧l_3h，研磨，制得粒径为5-20nm的C掺杂TiO2纳米颗粒； 3) 将硝酸银溶于水中，加入步骤2)得到的C掺杂1102纳米颗粒，先搅拌10-30min，使 Ag+吸附于C掺杂TiO2纳米颗粒表面，而后采用波长为250-260纳米的紫外光进行照射，使 Ag+光致还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒 可见光催化剂， 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含量为1-10%〇2. 如权利要求1所述的负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂，其特征在 于它是按照以下方法制备而成的： 1) 将Ig葡萄糖溶于40mL异丙醇中，搅拌，待葡萄糖完全溶解后，缓慢加入6mL钛酸异 丙酯，继续搅拌，待混合均匀后，加入6mL冰醋酸，然后剧烈搅拌IOmin后，密封反应器，在室 温下搅拌老化24h，制得碳掺杂TiO2前驱体溶胶； 2) 将制得的碳掺杂TiO2前驱体溶胶于60°C下干燥3h，然后在马弗炉中于400°C煅烧 2h，研磨，制得粒径为5-10纳米的C掺杂TiO2纳米颗粒； 3) 将硝酸银溶于水中，加入步骤2)得到的C掺杂1102纳米颗粒，先搅拌30min，使Ag+ 吸附于C掺杂TiO2纳米颗粒表面，而后采用波长为254纳米的紫外光进行照射，使Ag+光致 还原为金属Ag，最后经过滤、清洗，干燥，即得负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催 化剂， 所述负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂中，金属Ag的重量百分含量为 1-5 % 〇3. 权利要求1或2所述的负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂在降解有 机农药甲基对硫磷中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种负载金属Ag的C掺杂TiO2纳米颗粒可见光催化剂，它是以葡萄糖为碳源，通过非金属元素C掺杂改性，制得C掺杂TiO2纳米颗粒，后以硝酸银为银源，以C掺杂TiO2催化剂为载体材料，通过模拟太阳光激发纳米二氧化钛产生光生电子与空穴，光生电子将银离子还原成金属Ag，得到C-TiO2/Ag复合光催化剂。本发明通过负载金属Ag，提高了TiO2光生电子与空穴的分离率，降低了因非金属元素C掺杂所导致的电子与空穴复合率，从而使其能够充分发挥氧化、还原作用，提高光催化活性。
【IPC分类】C02F1/30, B01J23/50, C02F101/30
【公开号】CN104888770
【申请号】CN201510222662
【发明人】刘广龙, 朱端卫, 赵建伟, 周文兵, 蔡建波, 华玉妹, 万小琼
【申请人】华中农业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月30日
最新回复(0)