[发明专利]一种钒酸铋基光催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种钒酸铋基光催化剂的制备方法，其特征在于所述钒酸铋基光催化剂的化学式为BiVO₄，其晶相为单斜相，其晶粒尺寸为1～5μm，其形貌为棱台形，其暴露的特定晶面为{010}和{110}晶面；

所述制备方法的具体步骤如下：

先将前驱体NH₄VO₃和Bi(NO₃)₃溶解在硝酸水溶液中，并用氨水调节溶液的pH值，然后加入可溶性氯化盐用于调节溶液中氯离子的浓度，陈化后，将沉淀物转移至聚四氟内衬的不锈钢高压釜中进行水热处理；然后将橙黄色粉末过滤分离，并用去离子水洗涤，干燥后焙烧，即得钒酸铋基光催化剂；

所述可溶性氯化盐采用MCl_x，其中，M选自Ia,IIa,IIIa,IVa,Ib,IIb,IIIb,IVb,Vb,VIb,VIIb,VIII族中的金属元素，且1≤x≤4，氯离子的浓度为0.01～5.0mol dm^-3；

所述陈化的时间为2h；所述水热处理的温度为160～220℃，水热处理的时间为10～30h。

2.如权利要求1所述一种钒酸铋基光催化剂的制备方法，其特征在于所述NH₄VO₃和Bi(NO₃)₃的摩尔量分别为20～80mmol，硝酸水溶液的体积为100～400mL，硝酸的浓度为1～4M，氨水调节后溶液的pH值为1～3。

3.如权利要求1所述一种钒酸铋基光催化剂的制备方法，其特征在于所述焙烧于500℃中焙烧2h。

4.如权利要求1所述一种钒酸铋基光催化剂的制备方法，其特征在于所述钒酸铋基光催化剂负载金属助催化剂或金属氧化物助催化剂；

所述金属和金属氧化物选自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中的至少一种，氧化物中1≤x≤3；助催化剂的负载量按质量百分比为0.1％～10％。

5.如权利要求1所述一种钒酸铋基光催化剂的制备方法所制备的光催化剂在催化转化甲醛或乙醛制二元醇的应用，其特征在于所述二元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇。

6.如权利要求5所述应用，其特征在于钒酸铋基光催化剂催化转化甲醛或乙醛制二元醇的方法如下：

将钒酸铋基光催化剂加入到甲醛或乙醛的水溶液中，在搅拌下除去体系中的氧气，开启氙灯，反应后将钒酸铋基光催化剂与溶液分离，再将二元醇与其它产物分离。

7.如权利要求5所述的应用，其特征在于所述钒酸铋基光催化剂选自{010}晶面暴露比例为10％～90％的棱台形钒酸铋中的一种；所述钒酸铋基光催化剂选自{010}和{110}晶面表面分别负载有0.1％～10％金属和金属氧化物的钒酸铋中的一种，所述金属和金属氧化物选自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中的至少一种，氧化物中1≤x≤3。

8.如权利要求6所述的应用，其特征在于所述钒酸铋基光催化剂与甲醛或乙醛的水溶液的配比为(10～100)mg:(5～100)mL，其中，钒酸铋基光催化剂以质量计算，甲醛或乙醛的水溶液以体积计算；所述在搅拌下除去体系中的氧气，用在搅拌下抽真空或通入惰性气体的方法除去体系中的氧气；所述氙灯的功率为50～500W；光催化反应在紫外光或可见光条件下进行反应；反应的时间为1～100h；所述催化剂与溶液通过离心或过滤的方法将催化剂与溶液分离；所述将二元醇与其它产物分离通过蒸馏、减压蒸馏或柱分离将二元醇与其它产物分离。