[发明专利]一步水热法制备钒酸铟/同质异相结钒酸铋复合光催化剂

说明书

本发明属于一步水热法制备钒酸铟/同质异相结钒酸铋复合光催化剂，将偏钒酸铵加入蒸馏水中，摩尔比为1：4的硝酸铟和硝酸铋加入2mol/L的硝酸中，搅拌3h，然后在搅拌下将硝酸铟硝酸铋混合溶液滴入偏钒酸铵水溶液中，此时悬浊液呈黄色，再搅拌3小时，用氨水调节溶液pH等于3，再搅拌30min后将悬浊液加入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，充填度约为70％，于150℃加热24h。反应结束后，将此悬浊液用去离子水和无水乙醇洗涤3次，将洗涤后的沉淀放入干燥箱50℃烘干，得InVO₄/单斜BiVO₄/四方BiVO₄复合材料。此方法简单易行，可重复性高。可按比例扩大批量生产；在低维纳米材料的制备及应用方面有广阔的前景。

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域，特别涉及一种一步水热法制备钒酸铟/同质异相结钒酸铋复合光催化剂。

背景技术

近年来，环境污染和能源危机是人们面临和亟待解决的重要课题。半导体光催化技术由于其反应彻底、反应条件温和、无二次污染等优点，在环境污染治理方面显现出巨大的应用前景。目前，以TiO₂为主的半导体光催化剂由于其电子空穴对复合率高与太阳能利用率低等缺点，使其在实际应用上面临着很大的挑战。因此，在对TiO₂进行改性研究的同时，研究开发新型高效的光催化材料也成为了一个重要的研究方向。

钒酸铋(BiVO₄)具有带隙窄、无毒、稳定性高等优点，但是由于电子-空穴对复合率高而影响了其光催化效率。半导体BiVO₄主要有三种晶体结构，分别为四方白钨矿结构、单斜白钨矿结构和四方锆石结构。结构决定性质，不同晶相的BiVO₄光催化性能不同。InVO₄作为另一种重要的基础半导体光催化剂，也受到了广泛的关注。现在更需要一种将BiVO₄和InVO₄结合，而且光催化性能好的光催化剂。

发明内容

本发明的目的是要提供一种一步水热技术制备InVO₄/同质异相结BiVO₄光催化剂的方法，InVO₄与BiVO₄同质异相结形成三元复合结构，使得光生电子-空穴对的复合率降低，有利于提高催化剂的光催化性能。

本发明的技术方案是：

一步水热法制备钒酸铟/同质异相结钒酸铋复合光催化剂，将偏钒酸铵加入蒸馏水中，摩尔比为1：4的硝酸铟和硝酸铋加入2mol/L的硝酸中，搅拌3h，然后在搅拌下将硝酸铟、硝酸铋混合溶液滴入偏钒酸铵水溶液中，此时悬浊液呈黄色，再搅拌3h，用浓度为1mol·L^-1的氨水调节溶液pH等于3，再搅拌30min后将悬浊液加入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中进行水热反应，水热反应条件是充填度约为70％，水热反应温度为150℃，水热反应时间为24h。反应结束后，将此悬浊液用去离子水和无水乙醇洗涤3次，将洗涤后的沉淀放入干燥箱50℃烘干，得到黄色粉末，即为InVO₄/单斜BiVO₄/四方BiVO₄复合材料。

0.5-1mmol偏钒酸铵加入12-24ml蒸馏水中，0.1-0.2mmol硝酸铟和0.2-0.8mmol硝酸铋加入3-6ml硝酸(2mol/L)中，分别搅拌3小时，将硝酸铟、硝酸铋混合溶液滴入偏钒酸铵水溶液中，此时悬浊液呈黄色，再搅拌3h，用氨水(1mol·L^-1)调节溶液pH等于3，再搅拌30min后将悬浊液加入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，充填度约为70％，于150℃加热24h。反应结束后，将此悬浊液用去离子水和无水乙醇洗涤3次，将洗涤后的沉淀放入干燥箱50℃烘干，得到黄色粉末，即为InVO₄/单斜BiVO₄/四方BiVO₄复合材料。

本发明的有益效果是：