[发明专利]一种(040)择优取向的二维片状十面体形单斜相钒酸铋的制备方法

说明书

一种(040)择优取向的二维片状十面体形单斜相钒酸铋的制备方法，本方法将乙二胺四乙酸溶解于钒酸钠溶液得到的钒源溶液与硝酸铋的丙三醇水溶液均匀混合后，将反应体系的pH值调至4.5～6.5，随后将得到的前驱体溶液装入到水热反应釜中于150℃～220℃水热反应10h～48h，经冷却，过滤，洗涤，干燥，研磨后，即得到(040)择优取向的二维片状十面体形单斜相钒酸铋。本发明制备的样品为结构导向剂无存留的单斜相钒酸铋，呈现(040)择优取向并具有二维片状十面体形的特殊微观形貌、有利于提高光催化活性。本发明(040)择优取向的二维片状十面体形单斜相钒酸铋的制备方法反应条件温和、重现性好、工艺简单、成本低、所得到的催化剂性能优异，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及单斜相钒酸铋的制备方法，具体的说是一种(040)择优取向的二维片状十面体形单斜相钒酸铋的制备方法。

背景技术

半导体光催化剂由于能够利用太阳能来控制环境污染和光解水产生氢能而受到广泛的关注。作为一种新型的可见光催化剂，钒酸铋(BiVO₄)半导体光催化材料包含单斜相、四方硅酸锆相、四方白钨矿相和正交相，其中，单斜相BiVO₄由于具有无毒性、廉价易得、带隙窄和光催化活性高等优点而引起人们极大的兴趣。然而，诸如吸附性能差和光生电子与空穴对易于再复合等因素制约了单斜相BiVO₄的光催化活性。除了材料本身的性质外，单斜相BiVO₄的光催化活性还取决于表面结构和形貌，不规则形貌和低比表面积也会对单斜相BiVO₄的光催化性能产生负面影响。为了进一步改善单斜相BiVO₄的光催化性能，诸如形貌调控、元素掺杂和构筑异质结等方法都被证实是有效的途径。其中，形貌调控策略不仅有利于半导体光催化剂促进传质和光捕获，还有利于其加速电荷运动并促进光生电子和空穴对的分离。另外，可控合成形貌和尺寸均一的微纳米半导体光催化材料一直是化学、物理和材料等学科关注的科学问题之一，通常情况下，晶体物质所具有的本征性质往往决定其生长习性，从而确定其最终形貌。通过加入某些结构导向剂可以影响某些晶面的生长速率，从而实现产物形貌的多样化，然而材料表面吸附的微量结构导向剂不易除去等问题又制约了获得高纯度的半导体光催化材料。最近研究表明单斜相BiVO₄由于呈现(040)面优先生长从而表现出更高的光催化活性，因此，(040)择优取向生长为提高单斜BiVO₄光催化活性提供了一条可行的途径。因此，通过调控单斜相BiVO₄的微观结构使其具有特殊的微观形貌和(040)择优取向来提高其光催化性能成为亟待解决的问题，为此，开发更为有效的方法来制备结构导向剂无存留的(040)择优取向的二维片状十面体形单斜相钒酸铋对提高其光催化活性具有重要意义。

发明内容

本发明是要解决现有方法制备的单斜相钒酸铋难以实现结构导向剂无存留以及兼具(040)择优取向和二维片状十面体形的特殊微观形貌，导致单斜相钒酸铋的光催化性能差的问题，提供一种(040)择优取向的二维片状十面体形单斜相钒酸铋的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的以下技术方案予以实现，该方法包括以下步骤：

①、按摩尔百分比分别称取48%～52%的五水合硝酸铋和48%～52%的十二水合原钒酸钠；

②、称取乙二胺四乙酸，所称取的乙二胺四乙酸与步骤①中称取的十二水合原钒酸钠的摩尔比为(1.1～1.5) :1；

③、采用丙三醇和去离子水配制体积分数为15%～45%的丙三醇水溶液，记为溶液A；

④、将步骤①中称取的五水合硝酸铋溶解于步骤③得到的溶液A中配制浓度为0.005mol/L～0.03mol/L的硝酸铋溶液，记为溶液B；

⑤、将步骤①中称取的十二水合原钒酸钠溶解于去离子水中配制浓度为0.005mol/L～0.03mol/L的钒酸钠溶液，记为溶液C；