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CN103599803B - 一种磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料及制备方法 - Google Patents

一种磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料及制备方法，本发明制备的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料由磷酸银纳米颗粒，石墨烯纳米片以及银纳米晶组成，其中石墨烯纳米片紧密包覆在尺寸约200nm的球形磷酸银纳米颗粒的表面，形成了紧密的界面接触，尺寸为5-10nm的银纳米晶均匀生长在石墨烯纳米片上。本发明的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料是一种高效、稳定的可见光催化剂。

Description

一种磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的制备方法，属于纳米复合材料和光催化技术领域。
背景技术
随着自然资源的过度开采以及自然环境的持续恶化，人类社会面临着日益严峻的能源短缺，环境污染等问题。光催化技术由于所需能耗低、操作简单、无毒无害、无二次污染，在开发利用太阳能，污水处理等方面有着广阔的应用前景。半导体纳米材料具有光电转换效应，是光催化剂的基本组成材料，然而实际应用的光催化剂如二氧化钛，氧化锌等大多是宽带隙半导体，它们的光吸收波长范围狭窄，主要位于紫外区，对太阳光谱的利用效率低下，光电转换效率低下。因此，开发新型高效的可见光催化剂逐渐成为催化剂研究中的热点。
磷酸银是一种于2010年由Ye组等人（NatureMater.，2010，9，559-564）发现的并受到广泛关注的可见光催化剂，他们的研究表明磷酸银在可见光照射下具有很强的光氧化能力，能够有效的光解水或者迅速降解水中的有机污染物。但是随后的研究者们也发现磷酸银容易光腐蚀，稳定性差，并且磷酸银在溶液中具有一定的溶解性，回收使用困难。
发明专利（CN102614902A）报道了一种负载型磷酸银/银光催化剂的合成方法，发明专利（CN102631939A）报道了一种石墨烯/磷酸银复合光催化剂及其制备方法。至今为止，还未在文献中检索到有关磷酸银/石墨烯/银复合纳米材料及其制备方法的相关报道。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料及其制备方法，解决了现有技术中光催化效率低下，稳定性差的问题。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料，是以磷酸银/氧化石墨烯纳米复合材料作为前驱体，通过加入过量的硝酸银，利用光辅还原法，借助于磷酸银上的光生电子同时将氧化石墨烯以及氧化石墨烯上吸附的银离子还原成石墨烯以及银纳米晶制备的；所述石墨烯纳米片紧密包覆在磷酸银纳米颗粒的表面，并且在石墨烯纳米片上均匀生长有大量银纳米晶；所述磷酸银纳米颗粒的粒径为200nm，银纳米晶尺寸为5-10nm。
进一步地，所述的磷酸银纳米颗粒的形貌为球形纳米颗粒，并且石墨烯纳米片与磷酸银纳米颗粒之间形成了紧密的界面接触。
所述磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）氧化石墨烯分散液的制备：称量氧化石墨烯粉末溶于去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.5mg/ml氧化石墨烯分散液；
（2）磷酸氢二钠溶液的制备：称量磷酸氢二钠固体溶于去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.01-0.1mol/L的磷酸氢二钠溶液；
（3）前驱体的制备：称量硝酸银固体溶解于氧化石墨烯分散液中，其中，硝酸银的浓度为0.04-0.4mol/L，磁力搅拌均匀后得到前驱体溶液A；将步骤2中配制的磷酸氢二钠溶液在持续磁力搅拌和黑暗条件下滴加到相同体积的前驱体溶液A中，且磷酸氢二钠与硝酸银的物质的量之比为1:4，滴加完毕后混合溶液在室温下继续磁力搅拌0.5-2小时，将沉淀物离心分离后用去离子水、无水乙醇反复清洗多次，沉淀物经真空干燥后溶于无水乙醇中，超声分散均匀后得到浓度为1-5mg/ml前驱体溶液B；
（4）磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的制备：将步骤3中的前驱体溶液B在磁力搅拌下置于可见光下光照10-30min，光照结束后将沉淀物离心分离，分别用去离子水，无水乙醇反复离心清洗多次，沉淀物真空干燥得到磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料。
本发明的有益效果是：以磷酸银/氧化石墨烯为前驱体，利用光辅还原法，通过加入过量的硝酸银，借助于磷酸银上的光生电子同时将氧化石墨烯以及氧化石墨烯上吸附的银离子还原成石墨烯以及银纳米晶制备的利用光辅还原法，能够制备出一种特殊的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料，其中磷酸银纳米颗粒与具有众多优异性能的石墨烯复合在一起，形成紧密的界面接触，不但可以抑制光腐蚀，提高磷酸银的稳定性，还将有助于光生载流子的分离，提高光电转换效率。此外，石墨烯上吸附的过量银离子在光辅还原过程中被还原成银纳米晶，具有表面等离子体效应的银纳米晶可以大大增强纳米复合材料的光吸收以及电子输运性能，因此也大大提高了光催化效率。因此，利用磷酸银纳米颗粒，石墨烯纳米片以及银纳米晶之间的协同作用，磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料可以作为一种新型的高效，稳定的可见光催化剂。
附图说明
图1是本发明的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的X-射线衍射图片；
图2是本发明的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的描电子显微镜图片；
图3是本发明的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的透射电子显微镜图片；
图4是本发明的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料作为可见光催化剂时对罗丹明B的光催化降解曲线图。
具体实施方式
实施例1：
取25mg氧化石墨烯溶于50ml去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.5mg/ml氧化石墨烯分散液；称量0.0711g磷酸氢二钠固体溶于去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.01mol/L的磷酸氢二钠溶液；称量0.3397g硝酸银固体溶解于上述氧化石墨烯分散液中，其中硝酸银的浓度为0.04mol/L，磁力搅拌均匀后得到前驱体溶液A.将50ml上述的磷酸氢二钠溶液在持续磁力搅拌和黑暗条件下缓慢滴加到50ml的前驱体溶液A中，滴加完毕后混合溶液在室温下继续搅拌0.5小时，将沉淀物离心分离后用去离子水，无水乙醇反复离心清洗多次，真空干燥；称量0.05g干燥后的粉末溶于50ml无水乙醇溶液中，超声分散均匀后得到前驱体溶液B。在持续磁力搅拌条件下，将前驱体溶液B置于可见光下光照10min，光照结束后将沉淀物离心分离，分别用去离子水，无水乙醇反复离心清洗多次，真空干燥后得到磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料；
图1是该实例所制备的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的X-射线衍射图片，图中的衍射峰与立方晶系磷酸银完全吻合，同时在37.70处出现的衍射峰与银的（111）面相吻合，说明所制备的纳米复合材料中含有磷酸银以及银，而石墨烯由于在纳米复合材料中含量很少，衍射峰强度相对很弱，在图中无法观察到。
实施例2：
取25mg氧化石墨烯溶于50ml去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.5mg/ml氧化石墨烯分散液；称量0.3555g磷酸氢二钠固体溶于去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.05mol/L的磷酸氢二钠溶液；称量1.6985g硝酸银固体溶解于上述氧化石墨烯分散液中，其中硝酸银的浓度为0.2mol/L，磁力搅拌均匀后得到前驱体溶液A.将50ml上述的磷酸氢二钠溶液在持续磁力搅拌和黑暗条件下缓慢滴加到50ml的前驱体溶液A中，滴加完毕后混合溶液在室温下继续搅拌1小时，将沉淀物离心分离后用去离子水，无水乙醇反复离心清洗多次，真空干燥；称量0.1g干燥后的粉末溶于50ml无水乙醇溶液中，超声分散均匀后得到前驱体溶液B。在持续磁力搅拌条件下，将前驱体溶液B置于可见光下光照20min，光照结束后将沉淀物离心分离，分别用去离子水，无水乙醇反复离心清洗多次，真空干燥后得到磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料。
图2是该实例所制备的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的扫描电子显微镜图片，从图中可以清楚的看出粒径约为200nm的球形磷酸银纳米颗粒被石墨烯片层紧密包覆，而石墨烯的表面由于生长有银纳米颗粒而显得非常粗糙；图3是该实例所制备的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的透射电子显微镜图片，从图中可以清楚的看出粒径约为200nm的球形磷酸银纳米颗粒被透明的石墨烯片层紧密包裹，在石墨烯片层上均匀地生长有很多粒径约为5-10nm银纳米颗粒。
实施例3：
取25mg氧化石墨烯溶于50ml去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.5mg/ml氧化石墨烯分散液；称量0.7107g磷酸氢二钠固体溶于去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.1mol/L的磷酸氢二钠溶液；称量3.397g硝酸银固体溶解于上述氧化石墨烯分散液中，其中硝酸银的浓度为0.4mol/L，磁力搅拌均匀后得到前驱体溶液A.将50ml上述的磷酸氢二钠溶液在持续磁力搅拌和黑暗条件下缓慢滴加到50ml的前驱体溶液A中，滴加完毕后混合溶液在室温下继续搅拌2小时，将沉淀物离心分离后用去离子水，无水乙醇反复离心清洗多次，真空干燥；称量0.5g干燥后的粉末溶于50ml无水乙醇溶液中，超声分散均匀后得到前驱体溶液B。在持续磁力搅拌条件下，将前驱体溶液B置于可见光下光照30min，光照结束后将沉淀物离心分离后用去离子水，无水乙醇反复离心清洗多次，真空干燥后得到磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料。
实施例4：
本发明所制备的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料作为可见光催化剂被用于有机染料罗丹明B的光催化降解实验，具体实验过程如下：
取50mg实例2中所制备的磷酸银/石墨烯/银纳米复合光催化剂溶于50ml浓度为20mg/ml的罗丹明B中，将超声分散均匀后得到的分散液转移到光催化反应器中，置于黑暗条件下继续磁力搅拌30分钟，当光催化剂与染料分子达到吸附-脱附平衡后，打开装配有可见光滤波片(波长>400nm)的500W卤钨灯照射垂直照射混合溶液；每隔5分用移液枪吸取3ml照射后的混合溶液，转移到依次编号标记的离心管中，经离心分离后上清液进一步转移到石英比色皿中并利用紫外可见分光光度计测量不同时间点下的吸光度，从而绘制出磷酸银/石墨烯/银纳米复合光催化剂在可见光照射下对罗丹明B的光催化降解曲线图。
图4是实例2中所制备的磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料作为可见光催化剂时对于罗丹明B的光催化降解曲线图，在可见光激发下对有机染料罗丹明B具有优异的光催化降解效果，光照30分钟后罗丹明B的降解率为100%。

Claims (1)

1.一种磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料，其特征在于，它由石墨烯纳米片、磷酸银纳米颗粒和银纳米晶组成，所述石墨烯纳米片紧密包覆在磷酸银纳米颗粒的表面，在石墨烯纳米片上均匀生长有大量银纳米晶；所述磷酸银纳米颗粒的粒径为200nm，银纳米晶尺寸为5-10nm；所述的磷酸银纳米颗粒的形貌为球形纳米颗粒，并且石墨烯纳米片与磷酸银纳米颗粒之间形成了紧密的界面接触；所述磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料通过以下方法制备得到：
（1）氧化石墨烯分散液的制备：称量氧化石墨烯粉末溶于去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.5mg/ml氧化石墨烯分散液；
（2）磷酸氢二钠溶液的制备：称量磷酸氢二钠固体溶于去离子水中，超声分散均匀后得到浓度为0.01-0.1mol/L的磷酸氢二钠溶液；
（3）前驱体的制备：称量硝酸银固体溶解于氧化石墨烯分散液中，其中，硝酸银的浓度为0.04-0.4mol/L，磁力搅拌均匀后得到前驱体溶液A；将步骤（2）中配制的磷酸氢二钠溶液在持续磁力搅拌和黑暗条件下滴加到相同体积的前驱体溶液A中，且磷酸氢二钠与硝酸银的物质的量之比为1:4，滴加完毕后混合溶液在室温下继续磁力搅拌0.5-2小时，将沉淀物离心分离后用去离子水、无水乙醇反复清洗多次，沉淀物经真空干燥后溶于无水乙醇中，超声分散均匀后得到浓度为1-5mg/ml前驱体溶液B；
（4）磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料的制备：将步骤（3）中的前驱体溶液B在磁力搅拌下置于可见光下光照10-30min，光照结束后将沉淀物离心分离，分别用去离子水，无水乙醇反复离心清洗多次，沉淀物真空干燥得到磷酸银/石墨烯/银纳米复合材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102921438A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 武汉理工大学 磷酸银纳米球-石墨烯复合材料的制备及光催化应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
In Situ Fabrication of Ag/Ag3PO4/Graphene Triple Heterostructure Visible-Light Photocatalyst through Graphene-Assisted Reduction Strategy;BaojiangJiang等;《ChemCatChem》;20130211;第5卷;第1359–1367页 *
Visible-light-driven Ag/Ag3PO4-based plasmonic photocatalysts: Enhanced photocatalytic performance by hybridization with graphene oxide;ZHU MingShan等;《Chin Sci Bull》;20120916;第58卷(第1期);第84-91页 *

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