[发明专利]一种制备α-铌酸铋光催化剂的方法

说明书

一种制备α‑铌酸铋光催化剂的方法，包括以下步骤：步骤1，配制反应前驱体溶液；步骤2，将步骤1得到的反应前驱体溶液转移至50mL水热反应釜中，在270℃～280℃水热温度下，反应16～24小时，反应完成后，将水热反应釜自然冷却至室温；步骤3，将步骤2得到的产物过滤，洗涤，置于鼓风干燥箱中在50℃～60℃的温度下，干燥20～24小时，即得α‑铌酸铋光催化剂；操作方法简单，制得的α‑铌酸铋光催化剂纯度高、比表面积大且催化活性强。

技术领域

本发明属于光催化剂制备技术领域，具体涉及一种制备α-铌酸铋光催化剂的方法。

背景技术

随着社会经济发展和人民生活水平的提高，人类面临着愈发严峻的环境污染形势。众多难降解有机污染物随着工业和生活废水的排放进入环境体系中，干扰并威胁着人类和整个生物圈。在众多废水治理技术中，以半导体氧化物为催化剂的多相光催化过程因其可在室温下反应、可直接利用太阳光、可将几乎全部有机物矿化、无二次污染等独特性能被认为是一种理想的环境污染治理技术。因此，研究和开发新型半导体光催化材料，是当前国内外环境催化领域的前沿。

在种类繁多的光催化材料中，铌酸铋材料具有优良的铁电、压电、微波介电、光电以及优异的催化性能，受到研究者的青睐。铌酸铋是一种具有层状结构的材料，主要有两种晶型：α-铌酸铋和β-铌酸铋。这两种晶型的晶体结构不同，其催化性能也有差异。由文献报道可知，α-铌酸铋的催化性能优于β-铌酸铋，具有进一步开发的价值。

大量研究结果表明，材料的制备方法是决定材料性质的一个重要因素，不同方法制得的材料，其物理化学性质会有很大差别，而且材料的制备成本、工艺等因素会直接影响其应用前景。因此，考虑到α-铌酸铋优异的催化性能，寻找合适的制备方法，具有重要意义。

目前为止，已报道α-铌酸铋的制备方法主要有高温固相法、柠檬酸溶胶凝胶法和共沉淀法。其中，固相反应法操作最为简单，一般需要在高于900℃的条件下制备，所得产物的粒径为微米级，形貌为块状。采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备α-铌酸铋也需要在900℃的条件下反应，但是其所得产物的粒径较为均匀，分散性较好。采用共沉淀法制备α-铌酸铋，其反应温度较固相法和柠檬酸溶胶-凝胶法低，完全反应所需温度约为600℃，所得产物的形貌和性能也相对较好。

除了上述高温固相法、溶胶凝胶法和共沉淀法，水热法也常用于纳米材料的制备。水热法不需要较高的反应温度，只需要在密闭的水热反应釜中，选择适宜的反应原料、温度和反应条件下一步完成合成反应，反应步骤相对较少。而且，水热法所得产物还具有结晶性好、团聚少、纯度高和比表面积大等优点，被认为是一种环境污染少、成本较低、有较强竞争力的方法。然而，在已建立的α-铌酸铋制备方法中，尚未见采用水热法一步制备α-铌酸铋的报道。

因此，寻找合适的条件，建立α-铌酸铋光催化材料的水热制备方法，并将其用于环境污染物的降解，有重要意义。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种制备α-铌酸铋光催化剂的方法，首次采用一步水热法成功合成出α-铌酸铋光催化剂，与现有技术相比，避免了传统方法制备α-铌酸铋需要高温煅烧的步骤，操作方法简单，制得的α-铌酸铋光催化剂纯度高、比表面积大且催化活性强。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种制备α-铌酸铋光催化剂的方法，包括以下步骤：

步骤1，配制反应前驱体溶液；

步骤2，将步骤1得到的反应前驱体溶液转移至50mL水热反应釜中，在270℃～280℃水热温度下，反应16～24小时，反应完成后，将水热反应釜自然冷却至室温；

步骤3，将步骤2得到的产物过滤，洗涤，置于鼓风干燥箱中在50℃～60℃的温度下，干燥20～24小时，即得α-铌酸铋光催化剂。

步骤1所述的反应前驱体溶液，其配置步骤为：

a、称取摩尔比为1：1的五水硝酸铋和五氯化铌；