[發明專利]一種暴露高活性晶面的釩酸鉍光催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201310152630.6
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103240074A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 鞏金龍;李長江;王勝平;張鵬;張冀杰;王拓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;B01J35/10;C01G31/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發明涉及無機納米光催化劑材料及其制備領域，具體的說，特別涉及一種表面活性劑輔助水熱合成暴露高活性{010}晶面的釩酸鉍光催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著當今社會的不斷發展，能源短缺和環境污染等問題日益嚴重；特別是環境污染問題，已經嚴重制約了人類社會的可持續發展。如何利用一種高效的手段來解決這些問題是人類需要共同面對的重大問題。眾所周知，太陽能是一種取之不盡用之不竭的能源，如果能夠充分利用太陽能，能源短缺與環境污染等問題將得到大大緩解。

現代工業排放的許多污染物用常規處理方法難以得到解決，其中有機染料（例如亞甲基藍（MB）、羅丹明B(RhB)和甲基橙（MO））等一些常見的難降解污染物在織染等工業中有大量排放，已經造成了嚴重的環境污染。研究表明利用半導體光催化劑在光照的條件下產生的活性物質可以有效分解這些有機染料污染物。因此，為了解決這類污染物帶來的環境問題，近幾十年來各國科學家對利用太陽能光解有機染料污染物進行了廣泛而深入的研究，并取得了較大進展。目前研究最多的半導體光催化劑是TiO₂，但是其帶隙較大（3.2eV），只有在紫外光下才有響應，不能充分利用太陽能，很大程度上限制了其實際應用。因此研究具有可見光響應性能的光催化劑具有重要意義。

釩酸鉍(BiVO₄)是一種近十年逐漸發展起來的可見光響應的光催化材料，具有良好的可見光光催化性能¹。目前各國科學家已經陸續開發出了多種不同形貌BiVO₄的合成方法，比如球形納米顆粒²、納米管³、納米片⁴等。一方面，不同形貌的BiVO₄可以選擇性的暴露某些特定的晶面。另一方面，很多特殊形貌有利于增加材料的比表面積，而比表面積的增加可以提高材料的吸附性能和催化性能。而且超細納米結構可以減小光生電子和空穴到達催化劑表面的傳輸距離，從而減小其重組的可能性。一般來說表面活性劑輔助合成法是合成不同形貌BiVO₄的一種切實有效地方法，例如采用EDTA⁵和SDBS⁶等表面活性劑，可以選擇性的合成出納米顆粒、納米管³、正八面體⁶等多種形貌的BiVO₄。一些無機物也可以輔助合成出特殊形貌的BiVO₄，例如TiCl₃等。用于調節溶液pH的物質也對形貌有很大影響，例如，用乙醇胺調節pH合成出了納米片，而采用KHCO₃³做為pH調節劑合成出了納米管。總之，可以采用多種方法合成出具有特殊形貌的BiVO₄。

雖然BiVO₄作為光催化劑的研究已經取得了較大進步，但BiVO₄還并非一種完美的光催化劑。原因之一就是在合成過程中，釩酸鉍的高活性晶面難以得到充分暴露，大大影響了其光催化性能。因此有必要選擇性合成出具有高活性晶面暴露的釩酸鉍。理論和實驗研究均表明{010}晶面是釩酸鉍光催化劑的高活性晶面^4,7,8。目前雖然合成出了多種形貌的BiVO₄材料，但是高活性晶面的暴露依然不足。因此開發出一種簡單易行的方法來選擇性合成暴露{010}晶面的釩酸鉍光催化劑對提高其光催化活性具有十分重要的意義。

參考文獻：

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