第42卷第3期太原科技大学学报Vol.42No.3 2227年6%JOURNAL OF TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Jun.4227
文章编号：1773-2257（2221）23-2277-64
王磊，刘楠，李云霞，李文斌，李红晋，高竹青
（太原科技大学化学与生物工程学院，太原230227）
摘要：以AgNO3和无水NV2CO3为原料，以去离子水作为溶剂，利用共沉淀法合成了一种能吸收可见光的Ay2CO3半导体材料。借助傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外可见漫反射吸收光谱（UV可is DRS）、X射线衍射（XRD）等对Ay2CO3材料进行了表征分析。在模拟太阳光条件下研究了Ay2CO3材料
对亚甲基蓝（MB）、罗丹明B（RhB）、甲基橙（M0）等常见有机染料的催化降解行为。结果表明所合成的
Ag2CO3材料对亚甲基蓝（MB）、罗丹明B（RhB）、甲基橙（M0）等常见有机染料在67mk内其降解率分
别达到了99.58%、95.51%、90.70%，是一种高效的可见光催化降解材料。
关键词:A u5CO3；光催化降解；有机染料
中图分类号：O643文献标志码：A doi：10.3969/j.issu.873-2057.2021.03.08
随着人类社会工业化进程的不断加速，工业废水和生活污水的大量排放，导致了水体污染日益严重。染料作为水中典型的一类污染物［80］，关于其处理方式一直是人们所关注的问题之一，因此选择一种能够充分利用自然资源同时能高效处理这类水中污染物的方法和材料显得尤为重要。
光催化技术自日本的本多建一与藤岛昭教授发现以来，凭借其不污染环境、能充分利用太阳能等特点迅速成为科学家们争先研究的热点宀］。其中表现最突出的光催化材料就是半导体光催化材料，在众多半导体光催化材料中，由于二氧化钛（TbO）具有广泛的可用性，低成本，无毒性和光稳定性［7］，因此成为性能最突出的光催化材料。然而,TbO具有宽带隙，有效的电子-空穴（0"-h+）对只能通过紫外光辐射产生J］，而紫外光仅占整个太阳光谱的3%，太阳光中绝大部分能量都被浪费了，这极大限制了TbO的未来前景。因此，非常需要开发对可见光（占太阳光谱的42%）敏感的光催化材料，以更加有效地利用太阳光，同时达到处理水中物的。
本文以AgNO5和无水Nv2CO5为原料，以去离子水作为溶剂，利用共沉淀法4］合成了一种能吸收可见光的Aa2CO5材料，在模拟太阳光条件下实现了对水中亚甲基蓝（MB）、罗丹明B（RhB）、甲基橙（MO）等常见有机染料的光催化高效降解。
1实验试剂和仪器
试剂：硝酸银（AgNO5）、无水碳酸钠（Nv2C05）7无水乙醇（C2H5OH），以上试剂均为分析纯，采购至天津市化学试剂供销公司，实验室用水为二次蒸。
仪器：傅里叶变换红外光谱仪，iS52FT0R, Thermo FisPor SCIENTICIC；双光束紫外可见分光度计，丁"1927，北京普析通用仪器有限责任公司；X 射线衍射仪,MiniFUx602，日本理学Rigadu；紫外-可见漫反射光谱仪,Lamada752型，美国珀金埃尔默PerdinEluor；模拟日光氤灯光源系统，CEL-7522，北京中教金源科技有限公司。
收稿日期：208D2空1
基金项目：山西省科技厅重点研发计划（201803D121099）；太原科技大学博士启动基金（20182020）
作者简介：王磊（895-（，男，主要研究方向为应用化学；通讯作者，高竹青教授,E-mail：fqgao200
252太原科技大学学报202(年2实验万法
2.1AgzCO s可见光催化材料的制备
量取40mL浓度为0.1moXL的AgNO5溶液于
15°mL烧杯中，在搅拌的同时向其中缓慢滴加相同
体积，浓度为o05moXL的Nv2CO5溶液，滴加完成
后继3h使之反应完全，反应后自然冷
却至室温2清液，用无进行
清洗至上清液为无，离心过滤，将所得固体置于
内,2°C6h，即可得到Ag2CO5化。
2.2有机染料的光催化降解实验
本文采用500W氤灯来模拟太阳光、2°ppm有机染料水溶液来模拟染料废水，使用0.0590g合成的An2CO5作为催化，在室温化降解（包括亚甲基蓝、罗丹明B和甲基橙）o量取120mL浓度为22ppm有机染料溶液置于光催化反应釜中并加入0.059°g Ag2CO5材料超声1°min.在暗室中搅拌3h以确保达到吸附平衡，然后打开氤灯光照，进降解反应。每隔6mW 取4mL的经离心分离后，通外可见分光度计的变化，从定An2CO5材料对不同染料的光催化降解性能。
3结果与讨论
3.1Ag2CO3材料的FT-IR分析
Ag2CO5材料的FT0R见图3所示，从其红外谱图中分析得出3392cm-、、36cm"属于CO52-的伸缩振动吸收峰2°72cm-,729cm-和723 cm-是CO52-的弯曲振动特征吸收峰⑼，3650
cm-处的吸收峰被认为是H-0-H的弯曲振动峰，在光催化反应过程中该基团被空穴（h+）氧化产生
基自由基（•0H），轻基自由基的大大提高了反应的催化活性，从而提高An2CO5材料对有机染料的降解效率［10o
3.2Ag2CO3材料的XRD谱图分析
不锈钢抛光轮
图2显示了所制备的Ag2CO5样品的XRD图。所有的衍射峰都可以用单斜晶体结构的Ag2CO5晶体（CCPDS卡号720150）进，并且
的，这表明合成的Ag2CO5样品纯度
4000350030002500200015001000500
Wavenumber/cm_1
图1Ag2CO3的红外谱图
Fig.4Infroren spectrum of Ag?CO3
高、晶相好。与标准衍射光谱相比，与晶格面（130）应的22=33.6°处的主于其他衍射剧烈增强，这表明（180）可能是主要的暴活B化晶格面。从图中很明显看到这些
且高耸，这说明合成的Ag2CO5样品具优异的性能。经计算在主要-峰所在的22=6°~40°范围内,Ag2CO5样品的平均体粒径为113-0-n，这说明合成的Ag2CO5样品粒径较小，有较大的比表面积。
0102030405060708090100
20(deg.)
图2Ag2CO3的XRD图谱与标准图谱的对比Fig.4XRD pattervs of Ag?CO3and standard patterv 3.2AgzCO s材料的UV-Vis DRS分析
图3给出了An2CO5样品的紫外-可见漫反射吸收光谱，从图中我们可以看出，Ag2CO5材料对紫外及范围内明。其
S〉为524nm，带入带隙能（eV）计算公式:E〉=3240计算得出An2CO5材料的禁带约为2.37
eV,
第42卷第3期王 磊，等：碳酸银可见光催化剂的制备及其应用273
比文献报道J 1]的TbO 的禁带宽度(3.2 eV )要小,
表明Aa 2CO 5材料能够更好地利用可见光。
26
.8
1.2
—二
< 1.2
减压蒸馏124
126
400 600 800 1000 1200
W a venumber/nm
图3 Ay,CO ，的紫外-可见漫反射谱图从中可以很明显看出，有机染料的可见光催化降
解
循一级反应动力学方程(k 为准一级动
力学常数U 8])。其中亚甲基蓝的动力学常数k 为 2.297 7，约为 明B 的7.5倍，甲基橙的3倍之
多，可看出Ag2CO 5； 甲基蓝 更好的催
排队长度化降解 。
Fig. 3 UV-Vis diffuse reflection syectra of Ag 2 CO 3
3.4光催化降解研究
如图4a 所示，为Ae 2CO 5
材料对三种有机染料
的降解率随时间的变化情况，从图中可以看出在降 解时间达到66 min 时,Ae 2CO 5材料对三种有机染料
的降解率 了 96% ，其中MB 的降解率达
到了 99. 55% ,RhB 为 67.57%，而 MO 则是 96. 50%.
图4b 三种染料的动力学曲线图
Fig. 2b Kinetic curves of the three dyes
防水开关电源■ MB
• RhB —
—M0o
o
64
o
10
20
30 40 50 60
time/min
表1三种有机染料的光降解动力学曲线拟合方程汇总
Tab. 1 The Utting enuation of photodegradation
enneintstuaeeso ihaeeoayanntdyes
名称
全自动电脑针织机
一级反应动力学方程
k ( mid -1 )R 5
MB
U c =0.091 1t-4 229 34 061 1 4. 961
RhB U c =4. 066 5--8 337 64 066 54 990 7MO
U c =0.034 3t+4 359 8
4 034 3
4 996 9
注：反应初始浓度均为20 ppm，反应温度20咒，PH 为 自然状态下的PH 值。
图4a 三种染料的降解率随时间的变化情况
Fig. 2a Changes of degradation rates
of the three dyes over time
图4b 为根据实 的Ae 2CO 5
材料对
三种 化降解反应的动力学方程曲线。7为三种
的光降解动力学曲线拟合方程,
4结论与展望
利用共沉淀法合成了一种Ag o C05的可见光
降解催化剂，并通过其对三种 的 的
化降解实验，发现这种材料具有很好的
光催化活性。在用502W 氤灯
太 的条
，发现其对MB 、RhB 、M0的降解率
了
99. 58%、95.57%、92.79%.本实验为利用 AU 2CO 3
材料对生活以及 中的 的处理提
供了理论 。
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Prenarotion of Silvar Carbonate PhotocatalysS and
Deyrodation of Organic Dyes
WANG Leg LIU Nan,LI Yun-zia,Ll Wen-bin,Li Hongpin,GAO Zhu-ping (Chemical and Biolopical EnyineeUny,Taiypvd University of Scieaco and Technolopp,Taiypvd03002(3China)
Abstroch:Ag2CO5semiconductor mateUal which could a/sord visiblx light was sypthesized using AgNO3and andp-dro/s NV2CO3vs raw mateUals and deionized watxr vs somenU Fo/Uxr transfoun infrared spectroscopp(FT-IR), UN-vis and X-mp diWraction(XRD)were used to characteriox Ag2CO3.Thu catalytzc depradaXon peUbunanco of Ag2CO5fur m/hyi blnx(MB),rho/aminx B(RhB),m/hyi oranyx(MO)and othxr common oryan-c hyxs was stuU-Wd nndof simulated sunlight condi/ons.Tho results show that tho depradaXon mto of Ag0CO5to methympo blno (MB)，^^/品/^B(RhB),m/hyi oranyot^MO)and othor common oryan-c hyos reached99.53%,5.53%and 96.79%,respectivelp,within60min.
Key words:Ag2CO5,pPotocatalyPe depradation,oryan-c hyos
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