[发明专利]五钒酸三钾光催化剂和钒酸铋/五钒酸三钾复合光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供K₃V₅O₁₄光催化剂和BiVO₄/K₃V₅O₁₄复合光催化剂及其制备方法与应用。K₃V₅O₁₄光催化剂的制备方法为：将K源和V源研磨压片，得到片状混合物；将片状混合物在空气气氛下煅烧，自然冷却后充分研磨，即可得到K₃V₅O₁₄光催化剂。BiVO₄/K₃V₅O₁₄复合光催化剂是通过将K₃V₅O₁₄与BiVO₄混合后在空气气氛下煅烧后自然冷却得到。本发明首次将K₃V₅O₁₄应用在光催化试验中，在可见光下光催化活性较好。同时，首次制备出了BiVO₄/K₃V₅O₁₄光催化复合材料，制备条件温和，适用于大批量生产，且在可见光下具有高光催化活性。

技术领域

本发明涉及无机光催化材料，尤其涉及K₃V₅O₁₄光催化剂和BiVO₄/K₃V₅O₁₄复合光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

半导体光催化技术具有室温深度反应、可以利用太阳能驱动反应和无二次污染等优势，已被应用于水体污染的修复中。近年来，具有半导体性质的含氧酸盐由于具有能吸收太阳光中的可见光、光催化活性较高以及环境友好的特性，已受到研究者的广泛关注。研究表明，含氧酸盐半导体光催化材料在一定程度上克服了传统TiO₂等光催化材料带隙宽度大、电子-空穴易复合及太阳能利用率低等弊端。其中钒酸盐的研究已经较为成熟。钒酸盐类半导体化合物的化学通式可表示为A_xV_yO_z，其中A为碱金属或过渡金属。钒酸盐类半导体光催化材料的禁带宽度普遍较窄，且结构稳定，因而能在可见光照射下表现出较好的光催化性能，具有较高的光催化学活性。近年来报道较多的有钒酸铋(BiVO₄)、钒酸铯(Cs₂V₄O₁₁)和钒酸银(Ag_xV_yO_z)等，均是高效率高活性的可见光光催化剂。为了更好的利用太阳能，改善其光催化活性，需要采用多种方法对单体材料进行改性以提高钒酸银半导体材料的光催化性能。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种低成本、高催化活性的K₃V₅O₁₄光催化剂和BiVO₄/K₃V₅O₁₄复合光催化剂及其制备方法与应用。

本发明目的采用下述方案来实现：

K₃V₅O₁₄光催化剂，它由以下方法制备：

按化学式K₃V₅O₁₄中元素K与元素V的化学计量比，分别称取原料K源和V源；

将两种反应物研磨混合均匀，并利用粉末压片机压片，得到片状混合物；

将上述片状混合物在空气气氛下煅烧，煅烧温度为400～700℃，煅烧时间为12～36h，自然冷却后充分研磨，即可得到纯相K₃V₅O₁₄光催化剂。