[发明专利]一种具有可见光光催化性能的BiVO4 粉体的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于材料的制备方法领域，具体涉及一种具有可见光光催化性能的BiVO₄粉体的制备方法。

【背景技术】

1964年，Roht和Waring首次人工合成了单斜相钒酸铋，此后，人们对BiVO₄的性质，应用及制备进行了越来越广泛的研究。BiVO₄是一种淡黄色的无机颜料，具有无毒、耐腐蚀性好、色泽明亮、铁弹性、光催化性及对环境友好等优良性能。BiVO₄主要有三种晶型：四方锆石型、单斜白钨矿型结构和四方白钨矿型结构。单斜白钨矿型结构BiVO₄的禁带宽度为2.4eV，响应波段在550nm以内，位于可见光的中央部分，是一种极富应用前景的新型可见光响应型光催化剂。

目前，已经有大量的研究证明，光催化剂的光催化性能与材料自身的晶体结构、比表面积、晶粒尺寸和颗粒形貌等有很大关系。因此，研究具有单斜白钨矿相，特殊形貌的BiVO₄微纳米颗粒就有重要意义。彭秧等人在聚乙二醇/环己烷/水的乳液体系中,超声条件下制备了能响应于太阳光的砖形BiVO₄微米棒光催化材料，砖形BiVO₄微米棒光催化剂对亚甲基兰具有较强的降解作用,60min即可将亚甲基兰近乎完全的光催化降解[彭秧,侯林瑞,原长洲.应用化学.2008,25:485-488]。Jiang等人以乙醇、乙二醇乙烯为溶剂，以NaOH为pH调节剂，分别以十二胺、油胺和油酸作为表面活性剂，采用乙醇-水热法合成了多种形貌的BiVO₄粉体，研究发现，橄榄状多孔形貌的BiVO₄粉体在可见光下光催化性能最好[Jiang,H.,et al.Applied Catalysis B:Environmental.2011,105:326-334]。Lu等人采用水热法通过调节H₂O与CH₃COOH的比例，加入一定量的PVP做分散剂，制得了可见光下光催化性能优良的哑铃状的BiVO₄粉体[Lu,Y.,et al.Journal of Solid State Chemistry.2012,186:255-260]。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种具有可见光光催化性能的BiVO₄粉体的制备方法，采用微波水热法以水为溶剂，在不采用任何表面活性剂和分散剂的条件下制备出具有正四棱双锥形貌的单斜相BiVO₄光催化剂。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有可见光光催化性能的BiVO₄粉体的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于去离子水中，搅拌均匀，得铋盐溶液，将NH₄VO₃溶于70℃的去离子水中，加热搅拌均匀，得钒盐溶液，将铋盐溶液和钒盐溶液按照Bi:V=1:1的摩尔配比混合，搅拌均匀，形成前驱体，用NaOH溶液控制前驱体的pH值为0.59～1.21;

步骤2：将前驱体转移至反应釜中；

步骤3：采用微波水热法反应至反应完全，反应完成后将生成的黄色沉淀取出，洗涤，然后干燥，得到具有可见光光催化性能的BiVO₄粉体。

本发明进一步的改进在于：步骤3中微波水热法的工艺为：将反应釜放到微波水热仪中，选择微波控温模式：室温至150℃，微波功率为300W，150℃保温10min；150℃至200℃，微波功率为300W，200℃保温为40min，200℃保温时的压力为2.0MPa。

本发明进一步的改进在于：所述的步骤1中Bi(NO₃)₃·5H₂O和NH₄VO₃的用量均为0.01mol。

本发明进一步的改进在于：所述的步骤1中铋盐溶液和钒盐溶液的浓度均为0.5mol/L。

本发明进一步的改进在于：所述步骤1中前驱体的pH值为0.59。