[發明專利]一種沿高活性(040)晶面取向生長圓餅片狀N/BiVO4 光催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210567606.4
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103028390A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 談國強;張麗麗;任慧君
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;B01J35/04;C02F1/30;C02F1/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

【技術領域】

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種沿高活性(040)晶面取向生長圓餅片狀N/BiVO₄光催化劑的制備方法。

【背景技術】

BiVO₄是一種新型的可見光響應型光催化劑。BiVO₄主要有三種晶型：四方鋯石型、單斜白鎢礦型結構和四方白鎢礦型結構。單斜白鎢礦型結構BiVO₄的禁帶寬度為2.4eV，響應波段在550nm以內，位于可見光的中央部分，從有效利用太陽光的角度來看，BiVO₄是一種極具應用前景的材料。

但是，與其他可見光催化劑一樣，BiVO₄也具有一些缺點，如較小的比表面積，光生電子和空穴的遷移距離較長，光生載流子復合幾率較大等，這些不足之處嚴重影響了BiVO₄光催化性能的提高。研究表明，離子摻雜修飾能將離子引入到BiVO₄晶格內部，從而在其晶格中引入新電荷、形成缺陷或改變晶格類型，影響光生電子和空穴的運動情況、調整其分布狀態或改變BiVO₄的能帶結構，最終導致BiVO₄的光催化活性發生改變。早在1986年sato等人就發現氮的引入，可使TiO₂具有可見光活性，但是十幾年來一直沒有引起人們的重視，直到2001年Asahi提出由于O的ZP軌道和非金屬中能級與其能量接近的P軌道雜化后，價帶寬化上移，禁帶寬度相應減小，從而響應可見光，產生光生載流子而發生氧化還原反應。從而引發了可見光響應型非金屬摻雜光催化劑的研究熱潮，[Sato?S.Chem.Phys.Lett.，1986，123(l-2):126-128]。盧遠剛等人采用沉淀法合成了不同氮摻雜量的Bi₂O₃(N-Bi₂O₃)粉體,甲基橙在可見光下的降解實驗表明,氮摻雜Bi₂O₃具有良好的可見光催化活性，[盧遠剛,楊迎春,葉芝祥等.無機材料學報，2012，27]。Wang等人以TiCl₃誘導劑合成了沿（040）晶面取向生長的單斜相釩酸鉍粉體，并證明高暴露的（040）晶面是光催化劑產氧效率提高的根本原因，[Wang,D.,et?al.Chemistry-AEuropean?Journal.2011,17:1275-1282.]。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種沿高活性(040)晶面取向生長圓餅片狀N/BiVO₄光催化劑的制備方法，以解決BiVO₄光催化活性低的問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種沿高活性(040)晶面取向生長圓餅片狀N/BiVO₄光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于去離子水中，得鉍鹽溶液，將NH₄VO₃溶于80℃去離子水中，得釩鹽溶液，將鉍鹽溶液和釩鹽溶液按照Bi:V=1:1的摩爾配比混合，攪拌均勻，形成混合液A;

步驟2：將NaN₃按照NaN₃：Bi(NO₃)₃·5H₂O=（0.8~1.1）：1的摩爾比加入到混合液A中，攪拌后形成混合液B，將NH₄Cl和N₂H₄·H₂O按照NaN₃:NH₄Cl:N₂H₄·H₂O=3:1:1的摩爾比加入到混合液B中，磁力攪拌均勻形成前驅體；

步驟3：將前驅體放入聚四氟乙烯反應釜中，排出反應釜中的空氣，封釜；

步驟4：將反應釜放到微波水熱儀中，采用微波水熱法反應，反應完成后將生成的黃色沉淀取出，洗滌干燥后得到N/BiVO₄光催化劑。