CN105731538B - 一种高压‑水热法制备BiVO4光催化剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压‑水热法制备BiVO₄光催化剂的方法，该方法包括以下步骤：将硝酸铋和十二烷基苯磺酸钠溶于乙二醇与水体积比为1:1的溶液中，偏钒酸铵溶于蒸馏水中；将偏钒酸铵溶液滴加到上述乙二醇水溶液中，搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH为3，形成BiVO₄的前驱体，将其转入高压反应釜中并通入氮气、氧气、氩气中的任一种达到2~10 MPa的压强，100~120 ℃醇‑水热处理4~12小时，冷却后离心分离进行洗涤，于80 ℃下干燥后在450 ℃焙烧4小时即可得到结晶度高、分散性好、粒度小、比表面积大、单斜白钨矿结构的高催化活性BiVO₄光催化剂。所得到的BiVO₄光催化剂具有良好的可见光催化活性，可广泛应用于处理工业废水。

Description

一种高压-水热法制备BiVO4光催化剂的方法

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种高压-水热法制备BiVO₄光催化剂的方法。

背景技术

半导体光催化氧化法可直接利用太阳光有效的分解和矿化难降解的有机污染物，相关研究近年来取得了较大进展。在众多光催化材料中，BiVO₄以其禁带宽度窄、催化活性高、无毒、价格低廉等优势，被认为是目前最具应用潜力的光催化材料之一。

BiVO₄主要有三种晶型：四方锆石型、单斜白钨矿型结构、四方白钨矿型结构，以单斜白钨矿型结构的光催化活性最高。传统固相法制备的BiVO₄样品，通常存在纯度低、易团聚、粒度大、比表面积低等缺点，使其光生电子和空穴的分离效率较低导致光催化效果不理想。

发明内容

本发明针对现有BiVO₄固相法制备中存在的问题，提供了一种高压-水热法制备BiVO₄光催化剂的方法。按照本发明提供的方法可制备出结晶度高、分散性好、粒度小、比表面积大、单斜白钨矿结构的高催化活性BiVO₄光催化剂。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：将硝酸铋和十二烷基苯磺酸钠按摩尔比比例1：(0.01~0.1)溶于乙二醇与水的体积比为1:1的溶液中，偏钒酸铵溶于蒸馏水中；按铋：钒的摩尔比为1：1，将偏钒酸铵溶液滴加到上述乙二醇水溶液中，搅拌混合均匀并用氨水调节溶液的pH为3，形成BiVO₄的前驱体，将其转入高压反应釜中并通入氮气、氧气、氩气中的任一种达到2~10 MPa的压强，100~120 ℃醇-水热处理4~12小时，冷却后离心分离，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，于80 ℃下干燥后在450 ℃焙烧4小时即得到一种高压-水热法制备的BiVO₄光催化剂。取0.1 g BiVO₄光催化剂加入到100 mL 10 mg/L的亚甲基蓝溶液中形成悬浮液，暗搅拌0.5~1小时后进行可见光照射，每隔15分钟取一次悬浮液（4mL）进行离心，取上清液在紫外可见分光光度计上测定其中残留亚甲基蓝的吸光度，并计算相应的浓度，即可得到在可见光照射下催化剂对亚甲基蓝的降解效率与光照时间的关系。

附图说明

图1为本发明实施例1和2所得产品的X-射线衍射图谱；

图2为本发明实施例1所得产品的扫描电子显微镜照片；

图3为本发明实施例2所得产品的扫描电子显微镜照片；

图4为本发明实施例1和2所得产品的紫外-可见漫反射图谱；

图5为本发明实施例1和2所得产品在可见光(λ> 420 nm)照射下，催化降解亚甲基蓝溶液的反应过程中亚甲基蓝浓度随时间变化的关系。

具体实施方式

实施例一：

1）0.015 mol硝酸铋（Bi(NO₃)₃·5H₂O）和0.68×10^-3 mol SDBS溶于乙二醇与水体积比为1:1的溶液中；2）0.015 mol偏钒酸铵（NH₄VO₃）溶于蒸馏水；3）将偏钒酸铵溶液滴加到硝酸铋溶液中，搅拌使其混合均匀，用氨水调节其pH值为3，形成BiVO₄的前驱体；4）将前驱体转入高压反应釜中，并密封反应釜，然后向高压反应釜中注入氮气，使高压反应釜上的压力表读数为4 MPa，关闭气阀，置于油浴锅中110 ℃反应4小时；5）冷却后依次用去离子水和无水乙醇洗涤，80 ℃干燥，将所得粉体在450 ℃焙烧4小时，研磨得一种高压-水热法制备的BiVO₄光催化剂；6）取0.1 g BiVO₄光催化剂分散于100 mL 10 mg/L的亚甲基蓝溶液中形成悬浮液，暗搅拌1小时，打开氙灯（功率300 W）进行可见光（λ> 420nm)）照射；7）每隔15分钟取一次悬浮液（4 mL）进行离心，取上清液在紫外可见分光光度计上测定其中残留亚甲基蓝的吸光度，并利用亚甲基蓝溶液的标准曲线计算相应的浓度，即可得到在可见光照射下催化剂对亚甲基蓝的降解效率与光照时间的关系。

实施例二：

1）0.015 mol硝酸铋（Bi(NO₃)₃·5H₂O）和0.68×10^-3 mol SDBS溶于乙二醇与水体积比为1:1的溶液中；2）0.015 mol偏钒酸铵（NH₄VO₃）溶于蒸馏水中；3）将偏钒酸铵溶液滴加到硝酸铋溶液中，搅拌使其混合均匀，用氨水调节其pH值为3，形成BiVO₄的前驱体；4）将前驱体转入高压反应釜中，并密封反应釜，然后向高压反应釜中注入氮气，使高压反应釜上的压力表读数为9 MPa，关闭气阀，置于油浴锅中100℃反应12小时；5）冷却后依次用去离子水和无水乙醇洗涤，80 ℃干燥，将所得粉体在450 ℃焙烧4小时，研磨得一种高压-水热法制备的BiVO₄光催化剂；6）取0.1 g BiVO₄光催化剂分散于100 mL 10 mg/L的亚甲基蓝溶液中形成悬浮液，暗搅拌1小时，打开氙灯（功率300 W）进行可见光（λ> 420nm)）照射；7）每隔15分钟取一次悬浮液（4 mL）进行离心，取上清液在紫外可见分光光度计上测定其中残留亚甲基蓝的吸光度，并利用亚甲基蓝溶液的标准曲线计算相应的浓度，即可得到在可见光照射下催化剂对亚甲基蓝的降解效率与光照时间的关系。

Claims (3)

1.一种高压-水热法制备BiVO₄光催化剂的方法，特征在于包括如下步骤：

1）将硝酸铋和十二烷基苯磺酸钠加入到乙二醇与水的体积比为1:1的溶液中，偏钒酸铵溶于蒸馏水中；

2）将偏钒酸盐溶液滴加到上述的乙二醇水溶液中并搅拌，用氨水调节溶液的pH为3，形成BiVO₄的前驱体，将其转入高压反应釜中并密封；

3）向高压反应釜中通入2~10 MPa的气体，关闭气阀，100~120 ℃醇-水热处理4~12小时，将得到的沉淀离心分离，并依次用去离子水和无水乙醇洗涤，于80 ℃干燥；

4）将得到的粉体在450 ℃焙烧4小时，即得到一种高压-水热法制备的BiVO₄光催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种高压-水热法制备BiVO₄光催化剂的方法，其特征在于：所述的铋：钒：十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为1：1：(0.01~0.1)。

3.根据权利要求1所述的一种高压-水热法制备BiVO₄光催化剂的方法，其特征在于：所述的气体为氧气、氮气、氩气中的任一种。