[发明专利]YVO4/TiO2复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种新型钛基光催化材料的制备方法，属于光催化技术，可应用在大气治理、废气处理等领域。

背景技术

几十年来，以TiO₂为代表的传统光催化材料得到长足的发展。但是他的缺点也逐渐暴露出来。其中，光量子效率低、对可见光的响应较差、催化活性较弱易失活，这几点始终制约着这种半导体材料的进一步发展。但是考虑到它自身的优势(价格低廉，易于实际应用；研究较为深入；性质稳定，易于改型)，我们认为，以TiO₂为基础进行改性，解决其固有的一些问题，与开发新材料相比，将会更加可行、更有针对性。

事实上，针对TiO₂光量子效率的问题，前人已经做了很多的工作。证实比较有效的方法，一个是贵金属负载。例如Martra等(Martra G.，Applied.Catalysis A，2000，200(2)：275-283.)将贵金属如Au、Ag、Pt、Ru等沉积在催化剂表面，产生表面等离子体共振效应，可以增强TiO₂对可见光的吸收能力，实现可见光激发。但是这种方法提高的效果并不明显，而且制备方法复杂，成本不好控制。另一方面，半导体异质结作用已经得到大家的广泛认可。Hanjie等(Hanjie H.，)对LaVO₄复合TiO₂进行测试，结果表明复合材料具有十分有优异的可见光催化性能，并推测处理异质结的作用机理，为钛基复合材料的制备奠定了一定的理论基础。随后，大量半导体复合材料逐渐涌现出来，如CdS/TiO₂，BiOCl/BiOI等，然而这些材料的作用效果差异较大，表明在制备异质结的过程中，两种半导体的匹配问题尤为重要。

结合已有的研究成果，可以发现，想要在TiO₂的基础上构建出具有高效可见光活性的复合材料，需要满足三个条件。第一，禁带宽度较窄，可以协助TiO₂吸收可见光。第二，按照载流子迁移的规律，选择能带位置与TiO₂匹配的半导体材料。第三，这种材料必须具有稳定的性质，耐高温、耐强光。

发明内容

本发明的目的在于针对传统TiO₂催化性能的不足，基于半导体异质结原理，选择与TiO₂能带匹配的YVO₄半导体，提供一种新型复合钛基光催化剂的制备方法和应用，解决现有光催化材料性能低、易失活的缺陷。

本发明的光催化剂是一种YVO₄/TiO₂复合光催化材料。本发明是通过如下技术方案实施的：

首先利用水热法制备YVO₄，NaOH和NH₄VO₃等比例溶于去离子水，充分搅拌溶解，配置0.5mol/L的Y(NO₃)₃溶液，取逐滴加入上述溶液中，搅拌2h，转移至高压反应釜，200℃保持48h，所得沉淀经水洗、醇洗，烘干过夜，即得到纳米YVO₄样品；随后利用溶胶凝胶法实现YVO₄与TiO₂的复合，按质量比0.5-2％，将YVO₄加入到钛胶中，超声5min，剧烈搅拌24h，微波烘干，得到的材料经400-500℃热处理3h，即制得YVO₄/TiO₂催化剂。