[發明專利]一種釩酸鉍/氮化硼復合光催化材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610038116.3
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105688968A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 李軍奇;劉輝;何選盟;朱振峰
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于無機環保催化材料技術領域，具體涉及一種釩酸鉍/氮化硼 復合光催化材料，本發明還涉及該復合光催化材料的制備方法。

背景技術

半導體光催化技術以其高效的特點日益受到人們的重視，用于解決環境 污染問題和太陽能轉換。對于高效光催化劑的選擇是半導體光催化技術最重 要的一個方面，目前，大約有200多種半導體可用于光催化反應，但是，較 低的量子效率和嚴重的光腐蝕現象影響了大多數光催化劑的應用。因此，如 何提高半導體光催化劑光生電子空穴的分離效率以抑制其快速復合是光催 化技術所面臨的問題。通常情況，催化劑的晶體結構、顆粒尺寸、形貌、特 定暴露晶面和表面修飾(如，貴金屬表面沉積、碳納米管修飾、石墨烯修飾 以及半導體復合等)是提高光生電子空穴分離效率的重要途徑，但是，這些 方法都是以提高光生電子的傳輸速率為基礎的，然而，通過提高光生空穴的 遷移速率以提高光生載流子的分離效率卻被忽視。目前，改變光生空穴的遷 移速率有兩種方法，第一，設計具有能帶結構比配的半導體復合體系，在體 系吸收光子能量被激發后，可以實現空穴從一種半導體的價帶遷移至另一種 半導體的價帶，但是這種形式的遷移會減弱空穴的氧化能力。另一種方法是 在半導體光催化劑表面修飾空穴捕獲劑(如RuO₂、NiO、IrO₂等)，這種方 法在光解水制氫的反應中是有效的，但是在光催化降解有機物的反應中是否 有效還未見報道，因此，這類方法的應用具有一定的局限性。開發一種新型 有效的能夠促進光生空穴遷移速率的方法是提高半導體光催化劑光生載流 子分離效率的另一個重要途徑。

發明內容

本發明的目的是提供一種釩酸鉍/氮化硼復合光催化材料，解決了現有 都是以提高光生電子的傳輸速率為基礎的，然而通過提高光生空穴的遷移速 率以提高光生載流子的分離效率卻被忽視的問題。

本發明的另一個目的是提供一種釩酸鉍/氮化硼復合光催化材料的制備 方法。

本發明所采用的技術方案是，一種釩酸鉍/氮化硼復合光催化材料，以 氮化硼納米片為催化劑載體，將釩酸鉍負載于氮化硼納米片上，其中氮化硼 納米片和釩酸鉍的摩爾比為1：0.01～0.6。

本發明所采用的另一個技術方案是，一種釩酸鉍/氮化硼復合光催化材 料的制備方法，將五水硝酸鉍溶解于濃度為10％的硝酸溶液，然后加入氮化 硼納米片和偏釩酸鈉得到混合溶液，將混合溶液超聲攪拌均勻后轉移至水熱 反應釜，將水熱反應釜置于烘箱中進行水熱反應，待自然冷卻至室溫，將得 到的產物離心分離洗滌，干燥，得到釩酸鉍/氮化硼復合光催化材料。

本發明的特點還在于，

五水硝酸鉍和硝酸的質量比為1：40～100。

氮化硼納米片和五水硝酸鉍的摩爾比為1：0.01～0.6。

五水硝酸鉍和偏釩酸鈉的摩爾比為1：1。

水熱反應溫度為160～220℃，時間為5～30h。

氮化硼納米片的具體制備方法為：將六方氮化硼粉體、硝酸鈉和濃硫酸 混合后置于冰水浴中攪拌均勻得到懸浮液，將高錳酸鉀緩慢加入到懸浮液 中，持續攪拌反應8～24h后加入雙氧水持續攪拌反應0.5～1h，待反應結束 后將懸浮液在3000rpm條件下離心10min，將上層懸浮液用微孔抽濾，去離 子水洗滌至中性，干燥后得到氮化硼納米片。

六方氮化硼粉體、硝酸鈉和濃硫酸質量比為1：0.5～1：30～60。

六方氮化硼粉體和高錳酸鉀的質量比為1：0.5～1。

高錳酸鉀和雙氧水的質量比為1：8～16。

本發明的有益效果是，本發明釩酸鉍/氮化硼復合光催化材料，利用氮 化硼納米片表面存在的氮空位導致其具有一定的電負性，將光照激發后釩酸 鉍價帶的光生空穴吸引以促進空穴的遷移，進而提高光生載流子的遷移效 率；此外，氮化硼納米片大的比表面積有利于增加復合體系的吸附性能，這 些對于光催化效率的提高都是有利的。

本發明釩酸鉍/氮化硼復合光催化材料的制備方法，過程簡單，反應條 件溫和，合成效率高，成本低。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。