[發明專利]具有納米空心結構的BiVO4光催化材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410324823.X
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104138755A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 董鵬玉;侯貴華;宋銀浩;張勤芳;陶澤天
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;C01G31/00;C02F1/30;B82Y40/00;C02F101/38
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平

技術領域

本發明涉及BiVO₄光催化材料的制備方法，尤其涉及一種具有納米空心結構的BiVO₄光催化材料的制備方法。

背景技術

隨著工業的快速發展，環境污染已成為制約人類可持續發展的重大問題。在我國，每年廢水的總排放量已高達400億噸，雖然大多數工廠都對排放的廢水進行了處理，但城市86%河段依然被重金屬或有機物污染，在種類繁多的污染物中，有機污染物成為一種很難有效降解的物質，成為水體重點污染源，例如染料、表面活性劑、含氯有機物以及苯酚等。在眾多的有機污染物中，染料已成為水體環境污染常見有機污染源之一。染料廢水具有有機物含量高、色度純、助劑成分多、成分復雜等特點，所以一直是工業廢水處理的技術難點。光催化技術是一種清潔、綠色環保的新技術，在處理染料廢水方面具有獨特的優勢。然而以TiO₂為代表的傳統光催化材料由于寬的帶隙（3.2eV），只能吸收利用約占太陽光4.5%的紫外光，而對占太陽光40–50%的可見光卻不能吸收利用。因此，有必要研制新的、可見光響應的光催化材料。

近年來，人們發現BiVO₄是一種可見光響應的光催化材料，在可見光照射下能光催化降解有機污染物（L.?Zhou?et?al.,?J.?Mol.?Catal.?A:?Chem.,?252?(2006)?120–124）。研究結果表明，BiVO₄的晶體結構和形貌特征對其光催化性能具有重要影響。其中，單斜相BiVO₄表現出最好的光催化性能。在BiVO₄形貌控制方面，人們做了大量的研究。例如：中科院大連化物所的李燦課題組以TiCl₃為引導劑，通過調節pH值，制備了片狀BiVO₄，其光催化分解水生產O₂的性能明顯增強（D.?Wang?et?al.,?Chem.?Eur.?J.,?17?(2011)?1275–1282）。申請號為200910243645.7的中國專利公布了一種以氯代十六烷基吡啶為表面活性劑輔助的醇水熱法制備花狀BiVO₄微米粒子的方法。Fan等人以PVP?K30為表面活性劑通過水熱法合成了不同形貌的單斜相BiVO₄，發現花狀的BiVO₄在光催化降解亞甲基藍染料時活性最高，原因歸屬于花狀形貌具有大的比表面積（H.?Fan?et?al.,?Appl.?Surf.?Sci.,?257?(2011)?7758–7762）。而空心結構往往表現出更大的比表面積，因此，人們探索通過多種方法制備孔狀BiVO₄。Jiang等人以十二胺、油胺、油酸為表面活性劑，以乙醇或乙二醇為溶劑，通過溶劑熱法合成了具有橄欖球狀介孔BiVO₄，在可見光照射下對苯酚的降解率達到了95%（H.?Jiang?et?al.,?Appl.?Catal.,?B,?105?(2011)?326–334，中國專利CN?102502821?B）。Li等人以介孔硅KIT-6為硬模板制備了有序介孔BiVO₄，發現其在可見光照射下對亞甲基藍染料具有高的光催化降解特性（Chem.?Mater.,?20?(2008)?3983–3992）。申請號為200910243644.2的中國專利公開了一種以PVP為表面活性劑輔助水熱法制備空心球多孔BiVO₄微米粒子的方法。授權號為CN?102303906?B的中國專利公開了一種利用PMMA微球為硬模板，以抗壞血酸為表面活性劑，煅燒后制備出具有三維有序大孔形貌BiVO₄的方法。申請號為201310118511.9的中國專利公布了一種以納米碳纖維為模板，然后煅燒除去模板制得具有有序宏觀結構的納米多孔BiVO₄的方法。

然而，應當指出的是，文獻和專利中公布的合成具有孔狀結構BiVO₄的方法往往需要加入有機表面活性劑或模板，這些外引的表面活性劑或模板一般較難完全去除，會殘留在BiVO₄表面，不利于光催化反應。

迄今為止，還沒有在無表面活性劑和無模板條件下制備具有空心結構BiVO₄的文獻和專利。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種在無表面活性劑、無模板條件下制備具有納米空心結構的BiVO₄光催化材料的制備方法。