一种磷酸银修饰磁性分离空心复合光催化剂及制备方法定稿.doc

PAGE  PAGE 17 说 明 书 一种磷酸银修饰磁性分离空心复合光催化剂及其制备方法 技术领域 本发明属于光催化剂技术领域，具体涉及一种磷酸银修饰磁性分离空心复合光催化剂，本发明还涉及该复合光催化剂的制备方法。 背景技术 环境污染的治理是当今人类所面临的亟待解决的重大问题之一，光催化氧化法对环境污染的净化具有能耗低、净化条件温和、无二次污染、深度氧化等优点而备受重视。其中光催化剂的成分和形貌设计，处于该技术的核心地位，是光催化氧化效率的关键。空心的纳米光催化剂与传统的粉体光催化剂相比较，由于其尺寸小、表面的体积分数较大、表面的化学键状态和电子态与颗粒内部不同、表面原子配位不全，促使表面的活性位置增加，使它的光催化效果也明显的提高。然而纳米材料，由于其大的表面积，低密度，粒径过小，不利于其与降解液得到有效的分离，容易造成二次污染，限制了其广泛的应用。ZnFe2O4具有优越的磁性能，在外加电场存在的情况下，使其可以进行有效的分离，而且禁带宽度为1.9 eV，在可见光照射下即可使光生电子-空穴对进行有效的分离。然而纯相的ZnFe2O4光生电子-空穴对的复合效率很高，这严重的限制了其在光催化领域的应用。研究表明，用金属氧化物对ZnFe2O4进行修饰，形成异质结构，能有效改善上述问题。一方面，不同半导体间能带的交迭效应可扩展激发波范围；此外，能带差异使半导体异质结两侧存在空间电势差，该内建电场可作为驱动力促使光生载流子从一种半导体能级注入到另一种半导体能级，从而提高光生电子-空穴的分离效率，从而达到协同催化的效果。ZnFe2O4/CaFe2O4，ZnFe2O4/TiO2，ZnFe2O4/SrFe12O19，ZnFe2O4/α-Fe2O4和ZnFe2O4/Ag3VO4等两相复合异质结的研究都有所报告，且复合后的催化效果都表现出明显的协同效应，但是它们的催化效果还不是很令人满意。 发明内容 本发明的目的是提供一种磷酸银修饰磁性分离空心复合光催化剂，解决了现有两相复合异质结的光催化剂催化效果不理想的问题。 本发明的另一个目的是提供一种磷酸银修饰磁性分离空心复合光催化剂的制备方法。 本发明所采用的技术方案是，一种磷酸银修饰磁性分离空心复合光催化剂，由ZnFe2O4，ZnO和Ag3PO4复合而成；空心微球的粒径大小为50nm～1000nm，空心壳层的厚度为1nm～100nm。 本发明所采用的另一个技术方案是，一种磷酸银修饰磁性分离空心复合光催化剂的制备方法，具体步骤为： 步骤1：采取传统的水热反应制备酚醛树脂微球； 步骤2：将浓度为0.01～4mol/L的锌盐溶液和浓度为0.01～4mol/L的铁盐溶液混合形成混合溶液A，然后加入步骤1制备的酚醛树脂微球，经超声处理15min，陈化3小时后，水洗、离心各3次，再在真空干燥箱中50℃干燥24h；将得到的产物在空气气氛下煅烧，然后自然冷却，得到ZnFe2O4-ZnO空心微球； 步骤3：将浓度为0.01～1mol/L的AgNO3乙醇溶液和步骤2制备的ZnFe2O4-ZnO空心微球混合后超声处理15min得到混合溶液B；另外配制浓度为0.01～1mol/L的Na3PO4乙醇溶液，磁力搅拌30min后，滴加入到混合溶液B中形成混合溶液C，然后将混合溶液C置于80℃的水浴中搅拌3h，再经洗涤、离心各3次，真空干燥箱中50℃干燥24h，即得到ZnFe2O4-ZnO-Ag3PO4复合空心微球光催化剂。 本发明的特点还在于， 步骤2中铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁或乙酸铁中的一种或多种组成的混合物；锌盐为氯化锌、硝酸锌、硫酸锌或乙酸锌中的一种或多种组成的混合物。 步骤2中混合物A中锌离子和铁离子的摩尔比为1：1～1.9。 步骤2中酚醛树脂微球和混合溶液A的质量体积比比为1：10～200g/mL。 步骤2中产物在空气气氛下煅烧是在350～1000℃下保温1～5 h。 步骤3中混合溶液B中ZnFe2O4-ZnO空心微球和AgNO3乙醇溶液的质量体积比为1：10～200g/mL。 步骤3中混合溶液C中银离子和磷酸根离子的摩尔比为3：1。 本发明的有益效果是， 1.本发明磷酸银修饰磁性分离空心复合光催化剂，由ZnFe2O4，ZnO和Ag3PO4复合而成，由于ZnFe2O4，ZnO和Ag3PO4具有的独特的能带结构，Ag3PO4作为电子捕获中心，ZnFe2O4作为空穴捕获中心抑制了电子空穴对的复合，将三元半导体复合后，形成了一种具有瀑布结构的异质结，促使光生电子和空穴的有效分离，从而提高了其光催化活性；能够在太阳光和紫外光下高效光催化降解有毒有害物质，可应用于多种有机物的光催化降解反应中，降解率均接近100%，且ZnFe2O4具有磁性，易于分离回收，促进了其在治理环境污染方面的实际应用潜