[发明专利]一种可见光响应的LaVO4与TiO2复合纳米管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，涉及一种粉体TiO₂纳米复合催化剂的制备方法，特别涉及到一种采用溶胶-凝胶结合水热方法制备粉体LaVO₄/TiO₂复合纳米管的方法。

背景技术

随着人类社会的进步，环境污染问题越来越严重，而这些环境污染物的去除需要消耗大量的能源，这给日益枯竭的能源提出严峻的挑战。如何合理的利用自然界中的有限资源，有效控制和解决环境污染问题，成为目前国际和国内众多学者研究的热点问题。近些年，半导体光催化氧化技术，作为高级氧化技术之一，正受到国内外学者的广泛研究，这种技术可以以太阳能作为能源来降解环境中的污染物，可以有效的利用太阳能，降低人们的能源利用。

自从日本科学家Fujishima和Honda发现受光辐照的TiO₂单晶电极可以将H₂O分解，利用TiO₂半导体光催化剂将光能转化为电能和化学能就成为半导体光催化领域的研究热点。最近，利用TiO₂半导体光催化剂降解有机污染物、除臭、杀菌、自清洁等方面的研究报道已不断增加。然而，锐钛矿型TiO₂的禁带宽度为3.2eV，其激发波长为387.5nm，属于太阳光中的紫外光范围。而对于太阳能，其主要能量集中于400nm-600nm的可见光范围，这大大减少了TiO₂半导体光催化剂的效率，因此，如何实现TiO₂半导体光催化剂的可见光活性，高效利用太阳光中的可见光是TiO₂半导体光催化剂研究的重点内容之一。

为了提高TiO₂半导体光催化剂在可见光范围的光谱响应及其光催化量子效率，国内外科学家对TiO₂半导体光催化剂进行了各种改性，其中包括贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属离子掺杂、半导体光敏化以及半导体复合。半导体复合TiO₂可以提高TiO₂的电荷分离效果，扩展可见光响应范围。近年来，Benjaram M.Reddy等人(B.M.Reddy，I.Ganesh，Journal of Molecular Catalysis A：Chemical，2001，169，207-223)利用共沉淀方法制备了La₂O₃-TiO₂和V₂O₅/La₂O₃-TiO₂复合材料。Huang等人(H.J.Huang，D.Z.Li，Q.Lin，W.J.Zhang，Y.Shao，Y.B.Chen，M.Sun，X.Z.Fu，Environ.Sci.Technol.2009，43，4164-4168)使用溶胶-凝胶方法制备了LaVO₄/TiO₂复合纳米颗粒，并用于降解苯，研究发现经过LaVO₄改性后的TiO₂纳米颗粒其光化学性能得到了很大的提高。TiO₂纳米管，作为TiO₂的一种形式，由于具有较大的比表面积，因而具有较强的吸附性能，有助于进一步提高TiO₂的光催化性能，并且，光生载流子比颗粒状更容易从离子内部迁移到表面，从而提高了光生电子-空穴的分离效率，因此，制备LaVO₄/TiO₂复合纳米管将提高TiO₂的光催化效率以及可见光响应范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光催化剂的制备方法及其应用，该催化剂可以提高TiO₂对可见光的响应，降低光生电子-空穴的复合，有效提高了对有机污染物的降解。

本发明的制备方法如下：

1)LaVO₄的制备：将6.5mmol NH₄VO₃溶于0.65M NaOH溶液中，形成NaVO₃溶液。然后，将0.5M La(NO₃)₃溶液滴加入NaVO₃溶液，搅拌一段时间后，将上述溶液转入聚四氟乙烯的反应釜中，在200℃下水热反应48h。反应后，将沉淀物用去离子水和乙醇分别清洗、过滤，干燥。