[发明专利]一种V2O5/BiVO4纳米棒复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，涉及一种正交晶系五氧化二钒/单斜晶系钒酸铋复合催化剂的制备方法，具体地说是涉及到五氧化二钒/钒酸铋纳米棒复合光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

钒酸铋(BiVO₄)是一种较廉价、稳定和无毒的颜料，因具有一列特殊的性质，如铁电、铁弹性和声旋光性等特殊性能被关注，自从1998年，Kudo(Kudo A,Ueda K,Kato H,et al.Catalysis Letters;1998,53:229-230)首次报道了BiVO₄可见光下具有光解水的性能，从而激起了人们对其在光催化方向的研究兴趣。钒酸铋(BiVO₄)主要有四种晶型：(1)单斜白钨矿型晶体(s-m)；(2)四方硅酸锆型晶体(z-t)；(3)四方白钨矿型晶体BiVO₄(s-t)；(4)正交钒铋矿型晶体。研究表明单斜白钨矿的结构光催化活性最强，其禁带宽度约为2.4eV，能响应大部分太阳光中的可见光，它作为能被可见光响应的光催化剂而得到广泛研究。

由于纯BiVO₄吸附能力较差，光生电子-空穴易复合等缺点，因而其光催化性较低。目前人们研究地更多的是对BiVO₄进行改性。一方面采用贵金属、过渡金属及非金属进行掺杂改性。Kohtanil等(Kohtani S,Tomohiro M,Tokumura K,et al.Appl.Cata.B:Environ;2005,58:265-272)等将细小的Ag颗粒负载在BiVO₄表面上，对多环芳烃进行光催化降解，实验表明在可见光照射下，负载Ag后的BiVO₄加快了对多环芳烃的降解速率。另一方面改性的方法就是半导体复合，形成一种异质结特殊结构，能很好的实现电子和空穴的分离，从而提高光催化活性。五氧化二钒由于其优秀的光电性能及较窄的禁带宽度(～2eV),并且在部分氧化方面显示出优越的催化活性，而受到人们的广泛关注。本发明首次通过简单的水热法制备了V₂O₅/BiVO₄复合半导体光催化材料，实验表明了该催化剂对可见光响应强，且光催化活性高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型光催化剂的制备方法及其应用，该方法操作简单、相对节能。利用该方法合成的材料在可见光下光催化降解气相甲苯的活性较高。

本发明的催化剂制备方法如下：

1)油酸钠溶液的制备：将2-5mmol的油酸钠溶于20-80ml的去离子水中形成油酸钠溶液。

2)Na₃VO₄溶液的制备：将0.5-2mmol Na₃VO₄·12H₂O溶于到20-80mL的去离子水中形成Na₃VO₄溶液。

3)混合溶液的制备：将0.5-2mmol Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到上述的油酸钠溶液中搅拌；再加入Na₃VO₄溶液搅拌至浅黄色溶液，即得到混合溶液。

4）晶化：将上述混合溶液放到反应釜中，在80-150℃条件下水热反应8-15h。

5)萃取：将晶化后得到的样品冷却至室温，对其上清液进行萃取，分离。

6)洗涤：再将萃取分离所得样品用环己烷和乙醇洗涤，分离。

7）干燥：将所得的样品在50℃-80℃真空干燥箱中干燥，即得到V₂O₅/BiVO₄纳米棒复合光催化剂。

其中，步骤5)中用丙酮对上清液进行萃取。

本发明的有益效果：本发明利用简单的水热法合成了V2O5/BiVO4纳米棒复合光催化剂，且该种方法合成的V2O5/BiVO4复合光催化剂可将光响应强，催化活性高，在有机物污染物的降解领域具有良好的应用价值和前景。

附图说明

图1是制备的V₂O₅/BiVO₄光催化剂的X射线衍射图(XRD)。

其中，横坐标是两倍的衍射角（degree），纵坐标是衍射峰的相对强度(a.u.)。