[發明專利]一種釩酸鉍基光催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201610053901.6
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105536770B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 王野;謝順吉;沈澤斌;范文青;吳雪嬌;林錦池;張慶紅
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;B01J37/10;C07C29/14;C07C31/20
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應森

1.一種釩酸鉍基光催化劑的制備方法，其特征在于所述釩酸鉍基光催化劑的化學式為BiVO₄，其晶相為單斜相，其晶粒尺寸為1～5μm，其形貌為棱臺形，其暴露的特定晶面為{010}和{110}晶面；

所述制備方法的具體步驟如下：

先將前驅體NH₄VO₃和Bi(NO₃)₃溶解在硝酸水溶液中，并用氨水調節溶液的pH值，然后加入可溶性氯化鹽用于調節溶液中氯離子的濃度，陳化后，將沉淀物轉移至聚四氟內襯的不銹鋼高壓釜中進行水熱處理；然后將橙黃色粉末過濾分離，并用去離子水洗滌，干燥后焙燒，即得釩酸鉍基光催化劑；

所述可溶性氯化鹽采用MCl_x，其中，M選自Ia,IIa,IIIa,IVa,Ib,IIb,IIIb,IVb,Vb,VIb,VIIb,VIII族中的金屬元素，且1≤x≤4，氯離子的濃度為0.01～5.0mol dm^-3；

所述陳化的時間為2h；所述水熱處理的溫度為160～220℃，水熱處理的時間為10～30h。

2.如權利要求1所述一種釩酸鉍基光催化劑的制備方法，其特征在于所述NH₄VO₃和Bi(NO₃)₃的摩爾量分別為20～80mmol，硝酸水溶液的體積為100～400mL，硝酸的濃度為1～4M，氨水調節后溶液的pH值為1～3。

3.如權利要求1所述一種釩酸鉍基光催化劑的制備方法，其特征在于所述焙燒于500℃中焙燒2h。

4.如權利要求1所述一種釩酸鉍基光催化劑的制備方法，其特征在于所述釩酸鉍基光催化劑負載金屬助催化劑或金屬氧化物助催化劑；

所述金屬和金屬氧化物選自Pt、Pd、Rh、Au、Ag、IrO_x、RuO_x、Cu₂O、VO_x、CrO_x、MoO_x、WO_x、FeO_x、NiO_x、CoO_x、PbO_x、MnO_x中的至少一種，氧化物中1≤x≤3；助催化劑的負載量按質量百分比為0.1％～10％。

5.如權利要求1所述一種釩酸鉍基光催化劑的制備方法所制備的光催化劑在催化轉化甲醛或乙醛制二元醇的應用，其特征在于所述二元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇。

6.如權利要求5所述應用，其特征在于釩酸鉍基光催化劑催化轉化甲醛或乙醛制二元醇的方法如下：

將釩酸鉍基光催化劑加入到甲醛或乙醛的水溶液中，在攪拌下除去體系中的氧氣，開啟氙燈，反應后將釩酸鉍基光催化劑與溶液分離，再將二元醇與其它產物分離。

7.如權利要求5所述的應用，其特征在于所述釩酸鉍基光催化劑選自{010}晶面暴露比例為10％～90％的棱臺形釩酸鉍中的一種；所述釩酸鉍基光催化劑選自{010}和{110}晶面表面分別負載有0.1％～10％金屬和金屬氧化物的釩酸鉍中的一種，所述金屬和金屬氧化物選自Pt、Pd、Rh、Au、Ag、IrO_x、RuO_x、Cu₂O、VO_x、CrO_x、MoO_x、WO_x、FeO_x、NiO_x、CoO_x、PbO_x、MnO_x中的至少一種，氧化物中1≤x≤3。

8.如權利要求6所述的應用，其特征在于所述釩酸鉍基光催化劑與甲醛或乙醛的水溶液的配比為(10～100)mg:(5～100)mL，其中，釩酸鉍基光催化劑以質量計算，甲醛或乙醛的水溶液以體積計算；所述在攪拌下除去體系中的氧氣，用在攪拌下抽真空或通入惰性氣體的方法除去體系中的氧氣；所述氙燈的功率為50～500W；光催化反應在紫外光或可見光條件下進行反應；反應的時間為1～100h；所述催化劑與溶液通過離心或過濾的方法將催化劑與溶液分離；所述將二元醇與其它產物分離通過蒸餾、減壓蒸餾或柱分離將二元醇與其它產物分離。