一種高活性溴化銀類球形晶體及其製備方法
2023-12-06 14:35:21 1
專利名稱：一種高活性溴化銀類球形晶體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種溴化銀晶體，特別涉及一種高活性類球體溴化銀晶體及其製備方 法，可用於可見光降解有機汙染物的環保領域。
背景技術：
近年來，環境汙染和能源短缺的窘迫現狀已經越來越明顯，並威脅到人類的健康 和生存；而利用迅速發展起來的半導體光催化技術，可以有效的利用太陽光降解環境中的 有機汙染物。目前半導體光催化材料的研究，很大部分集中在對可見光響應的光催化材料 製備探索，而溴化銀由於其獨特的光學性質，在可見光催化領域和殺菌領域有重要的應用。 雖然溴化銀已經成為了可見光光催化應用中非常重要的材料。但從目前溴化銀的研究現狀 考慮，溴化銀可以通過提高結晶質量和改變形貌來增加其在光催化中的活性。溴化銀在可見光催化的應用在近幾年得到了廣泛的關注。《歐洲化學》(Chem. Eur. J. 2009，15，1821-1824 ；Chem. Eur. J. 2010，16，10327-10331)和《無機化學》(Inorg. Chem. 2009，48，10697-10702)報導了溴化銀在可見光光催化降解有機汙染物和殺菌抑菌方 面的應用。但是其報導的溴化銀的製備方法比較複雜，都是通過多步的實驗步驟才能達到 想要的結果，而且在合成過程中前驅體的質量對合成出的樣品的質量有重要的影響。因此， 用簡單的實驗方法合成具有高活性形貌的溴化銀晶體有重要的實際應用意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種的高活性溴化銀類球形晶體及其製備方法，該類球形晶 體具有類球形的彎曲晶面，光照下形成的光催化劑具有較高的光催化活性且較容易分離。一種高活性溴化銀類球形晶體，該晶體具有類球面的彎曲晶面。上述溴化銀類球形晶體直徑為0. 5 5μπι，具有較高的表面活性，在光照下形成 的光催化劑比較適合在實際用中降解有機汙染物。上述高活性溴化銀類球形晶體的製備方法，步驟如下(1)將含溴的離子液溶解到去離子水中室溫充分攪拌2 4h ；(2)向上述攪拌後溶液中加硝酸銀0. 1 0. 4g，攪拌1 池混合均勻；(3)將混合溶液放入帶有聚四氟乙烯內襯的高壓釜中，在120 160°C下反應1 24h,自然冷卻後，離心分離、洗滌、乾燥得產物。所述的含溴的離子液與去離子水、硝酸銀的質量比例關係範圍為0.5 50 100 0. 1 0. 4。所述的含溴的離子液為溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑。上述溴化銀類球形晶體光照下製得的光催化劑。催化劑的製備方法為將上述溴化銀類球形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，過濾洗滌乾燥得到。本發明的溴化銀類球形晶體及其製備方法有以下優點
1.利用離子液溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑作為合成溴化銀類球形晶體的溴源 和晶體生長過程中的穩定劑，形成的溴化銀類球形晶體的尺寸可很容易的調節；2.合成方法和步驟簡單，製備產率高，可大量製備；3.合成的溴化銀類球形晶體具有特殊的彎曲晶面，其表面活性較高，其在光照下 形成的光催化劑在可見光區有很強的吸收；4.與普通水熱合成的溴化銀晶體形成的光催化劑相比，在可見光下溴化銀類球形 晶體形成的光催化劑的活性相對較高。對本發明提出的光催化活性的測試可用如下的方法進行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 500W氙燈。用甲基橙來評價樣品的光催化活性。稱取0.2g樣品分散在IOOmL甲基橙溶液 中O0mg/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，通光後每隔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 為對比，用普通方法合成的溴化銀晶體形成的光催化劑和N摻雜的TiO2在同等實驗條件下 進行了光催化活性測試。經光催化測試，溴化銀類球形晶體形成的光催化劑可在5min將甲基橙降解完，普 通沉澱法製備的溴化銀形成的光催化劑在30min將甲基橙降解30 %，N摻雜的TiO2在30min 將甲基橙降解20%。可見用離子液合成的溴化銀類球形晶體在光催化應用上與普通沉澱法 製備的溴化銀晶體和N摻雜的TW2相比具有較高的活性。
圖1為本發明實施例1產物的X射線圖；圖2為本發明實施例1產物的SEM圖；圖3為本發明實例1產物與形成的光催化劑以及N摻雜TiO2的紫外可見光漫反 射吸收圖；圖4為本發明實施例2產物的X射線衍射圖；圖5為本發明實施例2產物的SEM圖。
具體實施例方式實施例1量取90ml去離子水加入到燒杯中，稱取0. 5g離子液加入到上述溶液，不斷攪拌使 離子液充分的溶解，隨後將IOml含有0. 4g硝酸銀的溶液加入到上述溶液中，不斷攪拌使溶 液均勻。將混合物放入容積為120ml帶有聚四氟乙烯內襯的高壓釜中，在160°C反應4小時， 自然冷卻至室溫，用離心方法分離樣品，並用去離子水和無水乙醇分別清洗樣品3次，乾燥 Mh，得到產物溴化銀類球形晶體。取0. 2g溴化銀類球形晶體放入到IOOml去離子水中，在500W氙燈照射下不斷攪 拌lh，然後過濾洗滌乾燥形成光催化劑。附圖1(a)為本實施例所得溴化銀類球形晶體產物的X射線衍射圖，由圖可知，該 產物各衍射峰均立方相的溴化銀的標準卡片(JCPDS file no. 79-149) (b)上的峰位相對 應，無雜峰且衍射峰較強，說明產物為純的立方相溴化銀。附圖2為本實施例所得溴化銀類
4球形晶體產物的SEM圖，由圖可知球形顆粒的尺寸在1-2 μ m,晶體表面為球形彎曲晶面。附 圖3為本實施例所得產物(紅)及其形成的光催化劑(黑)和N摻雜T^2 (藍)的紫外可 見漫反射吸收圖的對比，可以看出溴化銀類球形晶體轉化成光催化劑後其在可見光區有較 強的吸收，這歸因於在轉化成光催化劑銀納米顆粒的表面等離子體共振效應。以上的檢測和分析綜合的證明了本實施例得到的產物是立方相的類球形溴化銀 晶體。採用本發明方法製備的溴化銀類球形晶體在轉化為光催劑後有較強的可見光響應， 且具有較高光催化效率，在光催化降解有機汙染領域得到了有效地應用。實施例2量取50ml去離子水加入到燒杯中，稱取0. 5g離子液加入到上述溶液，不斷攪拌使 離子液充分的溶解，隨後稱取含有0. 4g硝酸銀的溶液50ml加入上述溶液中，不斷攪拌使溶 液均勻。將混合物放入容積為120ml帶有聚四氟乙烯內襯的高壓釜中，在160°C反應8小 時，自然冷卻至室溫，過濾樣品，並用去離子水和無水乙醇分別清洗樣品3次，真空乾燥M 小時。附圖4為本實施例所得產物的X射線衍射圖，由圖知，該產物為純的立方相的溴化 銀晶體。附圖5為本實施例的產物的SEM圖，由圖5可以看出說的溴化銀類球形晶體的尺 寸達到3-5 μ m。尺寸增加的原因是反應時間的延長使晶體繼續生長從而得到更大尺寸的溴 化銀類球形晶體。實施例3量取IOOml去離子水加入到燒杯中，稱取0. 5g離子液加入到上述溶液，不斷攪拌 使離子液充分的溶解，隨後稱取0. Ig硝酸銀溶解上述溶液中，不斷攪拌使溶液均勻。將混 合物放入容積為120ml帶有聚四氟乙烯內襯的高壓釜中，在120°C反應4h，自然冷卻至室 溫，用離心方法分離樣品，並用去離子水和無水乙醇分別清洗樣品3次，乾燥Mh。
權利要求
1.一種高活性溴化銀類球形晶體，其特徵是，該晶體具有類球面的彎曲晶面。
2.根據權利要求1所述的溴化銀類球形晶體，其特徵是，直徑為0.5 5μπι。
3.一種高活性溴化銀類球形晶體的製備方法，其特徵是，步驟如下(1)將含溴的離子液溶解到去離子水中室溫充分攪拌2 4h；(2)向上述攪拌後溶液中加硝酸銀，攪拌1 池混合均勻；(3)將混合溶液放入帶有聚四氟乙烯內襯的高壓釜中，在120 160°C下反應1 Mh， 自然冷卻後，離心分離、洗滌、乾燥得產物。
4.根據權利要求3所述的高活性溴化銀類球形晶體的製備方法，其特徵是，所述的含 溴的離子液與去離子水、硝酸銀的質量比例為0.5 50 100 0.1 0.4。
5.根據權利要求3所述的高活性溴化銀類球形晶體的製備方法，其特徵是，所述的含 溴的離子液為溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑。
6.權利要求1所述的溴化銀類球形晶體光照下製得的光催化劑。
7.權利要求6所述的催化劑的製備方法，其特徵是，將所述溴化銀類球形晶體以質量 比0.2 100加入去離子水中，在不斷攪拌下用500W氙燈照射lh，過濾洗滌乾燥得到。
全文摘要
本發明涉及一種高活性溴化銀類球形晶體及其製備方法，該晶體具有類球面的彎曲晶面，將含溴的離子液溶解到去離子水中室溫充分攪拌2～4h，再向上述攪拌後溶液中加硝酸銀，攪拌1-2h混合均勻，將混合溶液放入帶有聚四氟乙烯內襯的高壓釜中，在120-160℃下反應1-24h後冷卻分離製得。本發明合成方法和步驟簡單，製備產率高，可大量製備；合成的溴化銀類球形晶體具有特殊的彎曲晶面，其表面活性較高，其在光照下形成的光催化劑在可見光區有很強的吸收。
文檔編號C01G5/02GK102102221SQ20111002673
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月25日 優先權日2011年1月25日
發明者婁在祝, 張曉陽, 秦曉燕, 黃柏標 申請人:山東大學