[发明专利]一种利用太阳能在导电基底上直接沉积回收金属铋的方法

说明书

本发明涉及一种利用太阳能在导电基底上直接沉积回收金属铋的方法。采用的技术方案是：于“工”形电解槽装置上层的阳极室中加入KOH溶液，下层的阴极室中加入酸化的Bi(NO₃)₃溶液；将BiVO₄光电极作为阳极置于阳极室中，将导电基底作为阴极置于阴极室中，用导线将BiVO₄光电极和导电基底连接；用太阳光直接照射BiVO₄光电极30分钟。通过实验发现，经光照后，在阴极室的导电基底上有单质铋沉积出来。这种直接利用太阳能，无需借助外界电压直接沉积铋单质的方法可以实现太阳能的储存以及铋金属的回收。

技术领域

本发明涉及一种只利用太阳能照射光阳极即可在阴极导电基底上沉积出金属铋，进而实现金属铋的回收的方法。该方法以半导体材料BiVO₄作为阳极，用太阳光照射BiVO₄薄膜，无需外接电压即可在阴极导电基底上还原出金属铋。这种只利用太阳能沉积金属铋的方法可以将太阳能转化为化学能，实现太阳能的长期储存以及金属铋的回收。

背景技术

近些年，人类经济社会和科技不断发展，有色金属和富含铋的矿产资源不断减少，因此从铋的二次资源中回收铋也逐渐成为铋的一个重要来源。通过电沉积的方式从行业废水中回收金属的方式现已应用于市场，但伴随而来的是电沉积存在的能耗大的问题。太阳能具有普遍、无害、取之不尽等的优点，既能保证经济持续增长又符合环境保护的要求，是一种缓解能源紧张和实现环境修复的潜在解决方案。具有光催化功能的半导体催化剂能转化太阳能，其具有无毒，环境友好，稳定高效等的优点，在能源转化方面具有良好的前景，光催化过程经历三个基本过程，分别是：1)激发光能量大于半导体材料的带隙；2)光生载流子发生分离；3)分离的光生空穴进行氧化反应，光生电子可通过外电路进入阴极进行还原反应。通过以上机理实现利用太阳能直接在阴极沉积出铋金属的方法具有实际意义。

发明内容

本发明的目的是，在无外界电压，只利用太阳能而不消耗其他能量的情况下，用光催化性能良好的半导体材料BiVO₄作为阳极，在太阳光照射下，在阴极沉积出金属铋，该方法可以实现太阳能到化学能的转化，并应用于行业废水中重金属的回收。

本发明采用的技术方案是：一种利用太阳能在导电基底上直接沉积回收金属铋的方法，包括以下步骤：

1)于“工”形电解槽装置上层的阳极室中加入KOH溶液，下层的阴极室中加入酸化的Bi(NO₃)₃溶液；

2)将BiVO₄光电极作为阳极置于阳极室中，将导电基底作为阴极置于阴极室中，用导线将BiVO₄光电极和导电基底连接；

3)用太阳光直接照射BiVO₄光电极30分钟。

优选的，所述KOH溶液的浓度为1mol/L。

优选的，所述酸化的Bi(NO₃)₃溶液的制备方法是：将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解于体积比为浓硝酸:水＝1.1:24的酸性水溶液中，并搅拌至澄清透明状，得酸化的浓度为0.25mol/L的Bi(NO₃)₃溶液。