[發(fā)明專利]不同微觀形貌釩酸鉍可見光催化劑的仿生合成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410336695.0
• 申請(qǐng)日: 2014-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN104150534A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢新艷;馬玉雪;任曉倩;樊廣燕;李靜;丁慧芳;楊林;席國(guó)喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G31/00
• 分類號(hào): C01G31/00;B01J23/22;C02F1/30
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原專利有限責(zé)任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可見光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不同微觀形貌釩酸鉍可見光催化劑的仿生合成方法。

背景技術(shù)

光催化降解污染物作為一項(xiàng)高級(jí)氧化技術(shù)，用于環(huán)境修復(fù)極具應(yīng)用前景，也得到了越來越多的關(guān)注。而光催化劑是這項(xiàng)技術(shù)的核心，在眾多的半導(dǎo)體光催化劑中，TiO₂由于其生物惰性、強(qiáng)氧化性、低成本高效率、耐光腐蝕和化學(xué)腐蝕性以及強(qiáng)穩(wěn)定性等特點(diǎn)被認(rèn)為是最適合用于環(huán)境污染治理的光催化劑。但TiO₂仍有一些自身難以克服的缺點(diǎn)，如太陽光利用率低，僅能吸收占太陽光總能量4%的紫外光，在可見光范圍內(nèi)幾乎沒有光響應(yīng)。因此，開發(fā)新型的可見光催化劑成為光催化領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。

近幾年，一些鉍系復(fù)合氧化物光催化劑受到了人們的廣泛關(guān)注，這是由于這類半導(dǎo)體光催化劑的帶隙相對(duì)較窄，能夠在可見光下激發(fā)生成光生載流子，并將污染物降解。1998年，kudo等（Catal.?Lett.?1998,?53,?229-230.）報(bào)道了BiVO₄可以作為一種具有可見光活性的新型光催化劑，采用的是高溫固相燒結(jié)法。此后，人們又通過其它多種方法制備出釩酸鉍可見光催化劑。光催化劑的晶相結(jié)構(gòu)、形貌尺寸等是影響其紫外光催化活性的主要因素，而這些又與其合成方法和制備條件有著密不可分的關(guān)系。

仿生合成技術(shù)發(fā)展于90年代中期，模仿無機(jī)物在有機(jī)物調(diào)控下形成的機(jī)理，在合成過程中，利用自然原理作為指導(dǎo)，首先形成有機(jī)物的自組裝體，使無機(jī)前驅(qū)體于自組裝聚集體和溶液的相界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在自組裝體的模板作用下，形成無機(jī)/有機(jī)復(fù)合體，再將有機(jī)物模板去除后即可得到具有一定形狀、尺寸、取向和結(jié)構(gòu)的無機(jī)材料。通過仿生合成，可以得到特殊形貌的釩酸鉍可見光催化材料，特別是可能會(huì)使光催化劑表面呈現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)或影響表面有效催化基團(tuán)的存在與分布等，從而提高其可見光催化活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種不同微觀形貌釩酸鉍可見光催化劑的仿生合成方法，該合成方法通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，可以有效地控制產(chǎn)物的微觀形貌，并且該合成方法簡(jiǎn)單易行，環(huán)境友好，所合成的釩酸鉍可見光催化劑形貌多樣且具有較高的可見光催化活性。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：不同微觀形貌釩酸鉍可見光催化劑的仿生合成方法，其特征在于包括以下步驟：稱取0.125-1g明膠溶于50mL摩爾濃度為1mol/L的稀硝酸溶液中，等明膠完全溶解，加入1mmol?Bi(NO₃)₃·5H₂O固體，攪拌1h后，再加入1mmol?NH₄VO₃粉末，再攪拌30min后，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=1-9，然后攪拌40min后，將前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至80mL水熱反應(yīng)釜中于120-180℃反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜冷卻至室溫，離心分離反應(yīng)生成的黃色沉淀，用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌，然后放入真空干燥箱中于60℃干燥12?h，即制得不同微觀形貌釩酸鉍可見光催化劑。

本發(fā)明所述的不同微觀形貌釩酸鉍可見光催化劑的仿生合成方法，其特征在于圓片狀和柱狀釩酸鉍可見光催化劑的合成方法包括以下步驟：稱取0.25g明膠溶于50mL摩爾濃度為1mol/L的稀硝酸溶液中，等明膠完全溶解，加入1mmol?Bi(NO₃)₃·5H₂O固體，攪拌1h后，再加入1mmol?NH₄VO₃粉末，再攪拌30min后，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=1，然后攪拌40min后，將前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至80mL水熱反應(yīng)釜中于180℃反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜冷卻至室溫，離心分離反應(yīng)生成的黃色沉淀，用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌，然后放入真空干燥箱中于60℃干燥12h，即得到圓片狀和柱狀釩酸鉍可見光催化劑。