一种AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂及其制备方法和应用技术领域
本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂及其制
备方法和应用。
背景技术
自上世纪发现二氧化钛电极能够在光照下分解水，有关二氧化钛光催化剂的制备
及性能研究就成为全世界共同关注的一个研究热点。由于二氧化钛对大多数有机污染物具
有较强的吸附、催化活性，二氧化钛用于可见光催化降解有机污染物具有良好的应用潜力。
但二氧化钛在光照下产生的光生电子与空穴容易复合，会导致光催化效率降低，且二氧化
钛对可见光的利用率小于10％。因此如何提高二氧化钛光催化的可见光利用率与光催化活
性，是二氧化钛光催化剂的实际应用的阻碍。
二氧化钛光催化性能的两个主要影响因素为：可见光吸收能力和光生电子与空穴
的分离效率。WANG X,ZHAO Z,OU D,et al.在Highly active Ag clusters stabilized on
TiO2nanocrystals for catalytic reduction of p-nitrophenol[J].Applied Surface
Science,2016,385:445-452中的研究表明：二氧化钛表面沉积贵金属银纳米粒子能够有效
转移光生电子，避免电子与空穴复合，提升光催化性能。XIE J,YANG Y,HE H,et al在
Facile synthesis of hierarchical Ag3PO4/TiO2nanofiber heterostructures with
highly enhanced visible light photocatalytic properties[J].Applied Surface
Science,2015,355:921-929中的研究表明：银的氧化物能够在二氧化钛较宽的禁带宽度中
间形成一个杂质能级，能够缩小二氧化钛禁带宽度，提升二氧化钛对可见光的吸收利用能
力，表现为具有较宽的可见光响应范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂及其
制备方法和应用，以克服上述现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化
剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将TiO2溶于去离子水中，并进行超声震荡，形成均匀分散溶液；
步骤二、向步骤一制得的分散溶液中加入硝酸银溶液，并搅拌均匀，形成溶液A；
步骤三、向步骤二制得的溶液A中滴加磷酸二氢钠溶液，并搅拌均匀，形成Ag3PO4/
TiO2溶液；
步骤四、向步骤三制得的Ag3PO4/TiO2溶液中加入碘化钠，原位置换部分磷酸根，形
成AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液；
步骤五、对步骤四制得的AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液进行静置、离心、水洗，并收集
沉淀物；
步骤六、将收集到的沉淀物于110℃-200℃干燥8h-20h，烘干得到AgI/Ag3PO4/TiO2
复合光催化剂成品。
本发明的有益效果是：通过离子交换法，原位交换沉积碘化银，形成了能带梯度结
构，从而有利于减小禁带宽度，提高了光生电子与空穴的分离、转移效率，此外，本发明的
AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂制备过程简单，易于控制，无需各种添加剂，环保，设备要求
条件低，能够大批量合成，具有良好的可见光催化性能。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述步骤一中TiO2采用P25。
进一步，所述步骤一中在进行超声震荡时，需要在室温下进行。
进一步，所述步骤二中硝酸银溶液摩尔浓度为0.01mol/L-0.9mol/L。
进一步，所述步骤三中磷酸二氢钠溶液摩尔浓度为0.01mol/L-0.3mol/L。
进一步，所述步骤四中碘化钠溶液摩尔浓度为0.01mol/L-0.3mol/L。
进一步，所述步骤五中在进行水洗时，要用去离子水进行水洗。
进一步，所述步骤六中收集到的沉淀烘干温度为120℃-150℃，沉淀烘干时间为
12h-20h。
进一步，所有的操作步骤需在暗室中进行。
一种AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂，其中，所述的AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见
光催化剂中各个成分的含量为：AgI：1.75wt％-28.6wt％；Ag3PO4：52.53wt％-89.71wt％；
TiO2：7.6wt％-39.71wt％。
所述的AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂应用于污染水体中有机污染物的降解。
本发明的有益效果是：有利于减小禁带宽度，能够提高光生电子与空穴的分离、转
移效率，环保，具有良好的可见光催化性能。
附图说明
图1为本发明方法制备的AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂的SEM图；
图2为本发明方法制备的AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂降解亚甲基蓝溶液的反应
曲线；
图3为本发明方法制备的催化剂光降解亚甲基蓝前的XPS图；
图4为本发明方法制备的催化剂光降解亚甲基蓝后的XPS图；
图5为本发明方法制备的AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂降解微囊藻毒素的反应曲
线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并
非用于限定本发明的范围。
实施例一：一种AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂，是在TiO2表面通过化学沉积首先
沉积磷酸银，之后通过离子交换的原理在磷酸银沉淀原位交换生成碘化银。一种AgI/
Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S01、将0.01gTiO2P25溶解于20ml去离子水中，室温下进行超声震荡1h，形成均匀
分散溶液；
S02、向分散溶液中添加0.06mol/L硝酸银溶液5ml，并搅拌均匀，形成溶液A；
S03、向溶液A中滴加0.02mol/L磷酸二氢钠溶液4ml，并搅拌均匀，形成Ag3PO4/TiO2
溶液；
S04、向Ag3PO4/TiO2溶液中滴加0.03mol/L碘化钠溶液2ml，原位置换部分磷酸根，
形成AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液；
S05、对S04制得的AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液进行静置后离心收集沉淀，并用去离
子水洗3次，再将收集的沉淀于120℃-150℃的温度下进行烘干，沉淀烘干时间为12h-20h，
其中，烘干温度可以为120℃、123.6℃、128.1℃、133.5℃、137.6℃、142.2℃、147.7℃、150
℃，沉淀烘干时间可以为12h、13.7h、14.2h、15.3h、16.1h、18.4h、19.3h、20h，经过反复实验
得出烘干温度为137.6℃时为最优，同时在该最优温度下，对应的最优时间为16.1h，烘干得
到AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂成品。
上述制备方法所制得的AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂，各个成分的含量为：
AgI：24.47wt％；Ag3PO4：58.16wt％；TiO2：17.37wt％。
由于TiO2在光照下会产生反应，因此在制备AgI/Ag3PO4/TiO2时的所有操作步骤均
需在暗室中进行。
实施例二：一种AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂，是在TiO2表面通过化学沉积首先
沉积磷酸银，之后通过离子交换的原理在磷酸银沉淀原位交换生成碘化银。一种AgI/
Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S01、将0.01gTiO2P25溶解于20ml去离子水中，室温下进行超声震荡多久，形成均
匀分散溶液；
S02、向分散溶液中添加0.06mol/L硝酸银溶液3ml，并搅拌均匀，形成溶液A；
S03、向溶液A中滴加0.02mol/L磷酸二氢钠溶液3ml，并搅拌均匀，形成Ag3PO4/TiO2
溶液；
S04、向Ag3PO4/TiO2溶液中滴加0.03mol/L碘化钠溶液1ml，原位置换部分磷酸根，
形成AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液；
S05、对S04制得的AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液进行静置后离心收集沉淀，并用去离
子水洗3次，再将收集的沉淀于120℃-150℃的温度下进行烘干，沉淀烘干时间为12h-20h，
其中，烘干温度可以为120℃、123.6℃、128.1℃、133.5℃、137.6℃、142.2℃、147.7℃、150
℃，沉淀烘干时间可以为12h、13.7h、14.2h、15.3h、16.1h、18.4h、19.3h、20h，经过反复实验
得出烘干温度为142.2℃时为最优，同时在该最优温度下，对应的最优时间为14.2h，烘干得
到AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂成品。
上述制备方法所制得的AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂，各个成分的含量为：
AgI：18.55wt％；Ag3PO4：55.12wt％；TiO2：26.33wt％。
由于TiO2在光照下会产生反应，因此在制备AgI/Ag3PO4/TiO2时的所有操作步骤均
需在暗室中进行。
实施例三：一种AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂，是在TiO2表面通过化学沉积首先
沉积磷酸银，之后通过离子交换的原理在磷酸银沉淀原位交换生成碘化银。一种AgI/
Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S01、将0.01gTiO2P25溶解于20ml去离子水中，室温下进行超声震荡多久，形成均
匀分散溶液；
S02、向分散溶液中添加0.06mol/L硝酸银溶液10ml，并搅拌均匀，形成溶液A；
S03、向溶液A中滴加0.02mol/L磷酸二氢钠溶液10ml，并搅拌均匀，形成Ag3PO4/
TiO2溶液；
S04、向Ag3PO4/TiO2溶液中滴加0.03mol/L碘化钠溶液1ml，原位置换部分磷酸根，
形成AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液；
S05、对S04制得的AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液进行静置后离心收集沉淀，并用去离
子水洗3次，再将收集的沉淀于120℃-150℃的温度下进行烘干，沉淀烘干时间为12h-20h，
其中，烘干温度可以为120℃、123.6℃、128.1℃、133.5℃、137.6℃、142.2℃、147.7℃、150
℃，沉淀烘干时间可以为12h、13.7h、14.2h、15.3h、16.1h、18.4h、19.3h、20h，经过反复实验
得出烘干温度为147.7℃时为最优，同时在该最优温度下，对应的最优时间为18.4h，烘干得
到AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂成品。
上述制备方法所制得的AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂，各个成分的含量为：
AgI：7.29wt％；Ag3PO4：82.35wt％；TiO2：10.36wt％。
由于TiO2在光照下会产生反应，因此在制备AgI/Ag3PO4/TiO2时的所有操作步骤均
需在暗室中进行。
实施例四：一种AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂，是在TiO2表面通过化学沉积首先
沉积磷酸银，之后通过离子交换的原理在磷酸银沉淀原位交换生成碘化银。一种AgI/
Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S01、将0.01gTiO2P25溶解于20ml去离子水中，室温下进行超声震荡多久，形成均
匀分散溶液；
S02、向分散溶液中添加0.06mol/L硝酸银溶液6ml，并搅拌均匀，形成溶液A；
S03、向溶液A中滴加0.02mol/L磷酸二氢钠溶液5ml，并搅拌均匀，形成Ag3PO4/TiO2
溶液；
S04、向Ag3PO4/TiO2溶液中滴加0.03mol/L碘化钠溶液2ml，原位置换部分磷酸根，
形成AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液；
S05、对S04制得的AgI/Ag3PO4/TiO2复合溶液进行静置后离心收集沉淀，并用去离
子水洗3次，再将收集的沉淀于120℃-150℃的温度下进行烘干，沉淀烘干时间为12h-20h，
其中，烘干温度可以为120℃、123.6℃、128.1℃、133.5℃、137.6℃、142.2℃、147.7℃、150
℃，沉淀烘干时间可以为12h、13.7h、14.2h、15.3h、16.1h、18.4h、19.3h、20h，经过反复实验
得出烘干温度为123.6℃时为最优，同时在该最优温度下，对应的最优时间为13.7h，烘干得
到AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂成品。
上述制备方法所制得的AgI/Ag3PO4/TiO2复合可见光催化剂，各个成分的含量为：
AgI：21.36wt％；Ag3PO4：63.47wt％；TiO2：15.16wt％。
由于TiO2在光照下会产生反应，因此在制备AgI/Ag3PO4/TiO2时的所有操作步骤均
需在暗室中进行。
通过场发射扫描电镜(SEM)观察催化剂形貌和微结构，用光电子能谱仪PHI1800
(PH1800,Japan)得到X射线光电子能谱图，确定元素的组成及价态。
图1为AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂的SEM图。从图中可以看出，AgI/Ag3PO4/TiO2
复合光催化剂粒子大小为20nm-40nm，由于粒子尺寸较小，容易聚集形成颗粒尺寸为0.1μm-
1μm的无规则团聚体。
应用例一：
利用上述实施例一中的方法制备的AgI/Ag3PO4/TiO2复合催化剂可见光催化性能
通过光降解亚甲基蓝来表征，具体过程如下：
1)将0.1gAgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂分散于装有20ml亚甲基蓝溶液的小烧杯
中，其中，亚甲基蓝溶液的摩尔浓度为15mg/L；
2)以装有滤光片(滤去波长小于400nm的紫外光)的氙灯作为可见光光源，液面距
离光源8cm，平均光强为60mW/cm2；
3)每隔5分钟，取反应溶液离心去除光催化剂后，用紫外分光光度计测量反应溶液
中亚甲基蓝的吸光度，从而得到反应过程中亚甲基蓝的浓度。
图2为AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂在可见光下降解亚甲基蓝溶液的反应曲线。
从图2中可以看出，20分钟内，亚甲基蓝降解95％以上，可见该催化剂光降解性能
良好。
图3、图4为光催化降解亚甲基蓝前后的催化剂的XPS图。从图中可以看出，随着催
化剂光降解亚甲基蓝，催化剂会产生Ag单质，这是因为AgI和Ag3PO4中Ag+能够作为电荷转移
中心，避免光生电子与空穴复合，少量Ag+会得电子生成Ag单质。
应用例二:
为验证AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂对于微囊藻毒素的降解性能，按实施例二中
制备方法制得AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂。取0.1gAgI/Ag3PO4/TiO2溶于装有20ml的微囊
藻毒素溶液的小烧杯中，其中，微囊藻毒素溶液的摩尔浓度为15mg/L，光照前黑暗环境中搅
拌1h，光照强度为40mW/cm2，每隔3分钟测量溶液中微囊藻毒素浓度。
图5为AgI/Ag3PO4/TiO2复合光催化剂在可见光下降解微囊藻毒素的反应曲线，根
据图可得，15分钟内微囊藻毒素降解90％以上，可见该种催化剂对于微囊藻毒素也有较好
的光降解效果。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。