[发明专利]一种FePMo/钒酸铁复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种FePMo/钒酸铁复合材料及其制备方法和在光催化领域的应用，所述制备方法包括步骤：(1)将硝酸铁和磷钼酸分别均匀分散于水中，得到硝酸铁溶液和磷钼酸溶液，然后将磷钼酸溶液加入硝酸铁溶液中得FePMo前驱体溶液；(2)将硝酸铁均匀分散于硝酸中，再加入偏钒酸铵，充分搅拌得FeVO₄前驱体溶液；(3)将所述FePMo前驱体溶液和FeVO₄前驱体溶液混合，调节pH至2～3后于180～200℃下进行水热反应，得到FePMo/FeVO₄复合材料。本发明光催化剂的制备方法简单，成本低廉，光生电子和空穴分离效率高，光催化性能好，具有很高的经济效益。

技术领域

本发明涉及可见光催化材料技术领域，具体涉及一种FePMo/钒酸铁复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

重金属Cr(VI)广泛应用于电镀、制革、染料、钢铁、化工等行业。它是中国严格控制的五种重金属(铅、汞、铬、镉和砷)之一。目前处理含铬废水的关键一步是将Cr(VI)还原为Cr(III)，减少其毒性和迁移性。传统的Cr(VI)处理方法通常需要消耗还原剂，产生二次污染。而光催化技术是一种很有前途的清洁还原Cr(VI)的新方法。作为一种新型的环境处理技术，光催化技术高效的利用清洁的太阳能，将有机污染物分解为水、二氧化碳，不产生二次污染。

多金属氧酸盐是一种强酸性、强氧化的双功能催化剂，其主要优点之一是阴离子结构的确定性、稳定性和可塑性。通过改变其组成元素和结构，可以调节杂多酸阴离子和反离子的催化性能，以满足不同催化反应的需要。近年来，多金属氧酸盐还被用于重金属和有机污染物的光催化协同消减。FePMo是将Fe作为离子源与磷钼酸的结合物，是一种新型的半导体催化剂，在可见光照射下对有机染料有很强的降解能力。

FeVO₄是一种具有较低的带隙半导体，是一种高稳定性、高选择性的催化剂，具有光催化降解有机污染物和催化脱氢等多种应用。现有技术已有对钒酸铁基光催化剂的大量研究，如公开号为CN107670683A的专利说明书公开了一种用于降解有机污染物的FeVO₄@g-C₃N₄核壳结构异质结光催化剂及其制备方法；又如公开号为CN107185547A的专利说明书公开了一种C/Fe-FeVO₄复合光催化剂及其制备方法和在可见光下处理环丙沙星、诺氟沙星的应用。

然而，FePMo和FeVO₄的复合材料及其光催化性能未有报道，二者之间的相互作用值得深入研究。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种FePMo/钒酸铁复合材料的制备方法，采用一锅水热反应原位沉积的方法，使FePMo和FeVO₄形成稳定的异质结结构，二者协同作用显著提高了电子-空穴分离效率、可见光响应和光催化性能，而且所得复合材料的稳定性较单一组分有明显提高。

一种FePMo/钒酸铁复合材料的制备方法，包括步骤：

(1)将硝酸铁和磷钼酸分别均匀分散于水中，得到硝酸铁溶液和磷钼酸溶液，然后将磷钼酸溶液加入硝酸铁溶液中得FePMo前驱体溶液；

(2)将硝酸铁均匀分散于硝酸中，再加入偏钒酸铵，充分搅拌得FeVO₄前驱体溶液；

(3)将所述FePMo前驱体溶液和FeVO₄前驱体溶液混合，调节pH至2～3后于180～200℃下进行水热反应，得到FePMo/FeVO₄复合材料。

发明人发现，FeVO₄具有与FePMo相匹配的合适的导带和价带水平，可以形成复合光催化剂界面，可用于处理含铬废水。