[发明专利]BiVO4纳米线的水热法制备工艺

说明书

本发明公开了一种BiVO₄纳米线的水热法制备工艺，属于半导体纳米材料制备技术领域。通过先在FTO玻璃上进行BiVO₄种子液的旋涂和煅烧得到BiVO₄种子层，然后用水热法在反应釜中制备BiVO₄纳米线，最后将制得的BiVO₄纳米线置于管式炉中高温退火即可。本发明制备过程简单、易操作，整个制备过程无需价格高昂的设备，成本低廉，制得的BiVO₄纳米线具有良好的晶型，光催化活性高；制备过程在反应釜中进行，便于FTO玻璃的取放，不会对样品造成损伤，且反应釜中温度可以达到很高，能够探究反应温度大于100℃时对BiVO₄纳米线生长的影响；本发明整个制备过程无有毒、有害物质的产生，不会对环境造成污染、也不会危害人体健康，安全、环保。

技术领域

本发明属于半导体纳米材料制备技术领域，具体涉及一种BiVO₄纳米线的水热法制备工艺。

背景技术

目前，环境污染和能源短缺是人们面临的重大挑战，也是我国实施发展战略优先解决的问题，因此，发展绿色低碳环保科技的重要性日渐凸显。近年来，光催化作为一种绿色低碳技术迅速发展起来，它可以直接利用太阳光催化降解水和空气中的有机污染物，可以将太阳能转变为化学能，并加以利用。因此，在环境污染的治理和新能源的开发方面，光催化技术具有重大的潜力。

已报道的新型光催化材料中，钒酸铋是（BiVO₄）一种极具潜力的光催化剂，其带隙较窄，约为2.4eV，且制备简单、稳定性高、无毒，在可见光催化研究领域受到越来越多的关注。目前，BiVO₄纳米线的制备多采用回流法，如Jinzhan Su等人提供了一种采用回流法制备钒酸铋纳米线的方法，将旋涂有种子层的FTO放入锥形瓶中，正面朝上，浸入BiVO₄溶液中，随后将锥形瓶放置在温度可控的水浴中，连接一个冷凝管作为回流装置，再将BiVO₄溶液在不同温度下搅拌回流6h，随后将涂有种子层的FTO从溶液中取出，用去离子水冲洗，之后用氮气吹干，再将样品搁置在管式炉的中间，在空气中以2℃/min的速率升温至500℃，保持30 min得到了BiVO₄纳米线(Jinzhan Su, Liejin Guo, Sorachon Yoriya, and CraigA. Grimes. Aqueous Growth of Pyramidal-Shaped BiVO₄ Nanowire Arrays andStructural Characterization: Application to Photoelectrochemical WaterSplitting. Cryst. Growth Des., 2010, 10(2): 856-861)。但上述方法存在以下缺点：1、制备装置复杂，过程繁琐，成本高；2、制备过程在锥形瓶中进行，FTO的取放不方便，容易破坏样品；3、水浴加热的最高温度只能达到100℃，无法考量更高温度对BiVO₄纳米线生长的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备装置及过程简单、成本低廉的BiVO₄纳米线的水热法制备工艺，以得到形貌良好、光催化活性高的BiVO₄纳米线。

本发明的目的是通过如下方式实现的：先在FTO玻璃上进行BiVO₄种子液的旋涂和煅烧得到BiVO₄种子层，然后用水热法在反应釜中制备BiVO₄纳米线，最后将制得的BiVO₄纳米线置于管式炉中高温退火即可。具体包括以下步骤：

（1）BiVO₄种子液的配制