[发明专利]一种制备花状BiVO4的表面活性剂辅助醇-水热法

说明书

技术领域

本发明涉及一种花状BiVO₄微米粒子的制备方法，具体地说涉及表面活性剂辅助的制备具有单斜白钨矿结构和花状形貌的BiVO₄的醇-水热法。

背景技术

解决能源和环境问题是实现人类社会可持续发展的迫切需要。发展新能源和充分利用太阳能已提到议事日程上来。具有可见光响应能力的光催化材料能有效吸收太阳光能，进行光解水制氢和光催化降解有机污染物。传统光催化剂TiO₂因带隙宽而只能吸收太阳光能中的紫外光，降低了其对太阳光能的利用率。因此，研发新型可见光响应型光催化材料具有重要意义。近年来，国内外已报道了成功合成Bi₂WO₆、InVO₄、BaIn₂O₄和BiVO₄等窄带隙的可见光响应型光催化剂。其中的BiVO₄备受关注，它是一种具有声光转换性、离子导电性以及光催化活性等特性，在颜料、电极材料、离子导电陶瓷以及光催化等领域显示出良好的应用前景。

BiVO₄有单斜白钨矿型、四方白钨矿型和四方锆石型三种晶体结构，其中具有单斜白钨矿型结构的BiVO₄表现出最好的光催化性能。制备BiVO₄的方法有固相法、超声化学法、微波法、水热法和沉淀法等。单斜白钨矿结构的BiVO₄可采用高温固相法、水热法或金属醇盐水解法制备，而四方锆石结构的BiVO₄可采用低温球磨法和沉淀法制备。研究结果表明，BiVO₄的晶体结构和粒子形貌对其光催化活性有着重要影响。例如：以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂在水热条件下，可制备出单斜白钨矿结构的BiVO₄一维纳米纤维，其光催化活性高于由固相法制得的单斜相结构的BiVO₄粒子的光催化活性(J.Q.Yu，et al.Chem.Lett.，2005，34：850-851)。以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂经200℃水热处理1.5h后，能够合成出二维片状钒酸铋纳米粒子，其在太阳光照射下能有效地降解罗丹明B(L.Zhang，et al.J.Phys.Chem.B，2006，110：2668-2673)。以硝酸铋和偏钒酸铵为金属源，通过NaHCO₃调节pH值，在80℃水热处理30h后，可获得三维花状BiVO₄(L.Zhou，et al.Crystal GrowthDesign，2008，8：728-733)。以Bi(NO₃)₃·5H₂O和NH₄VO₃为原料，采用回流法可制得单斜白钨矿结构的BiVO₄单晶微米管(长800nm和壁厚100nm)，用可见光照射3h后，对罗丹明B的降解率为96％，高出由固相法制得的BiVO₄对罗丹明B的降解率五倍(L.Zhou，et al.J.Phys.Chem.C，2007，111：13659-13664)。采用溶剂蒸发法和固相法制得的球状BiVO₄对亚甲基蓝的降解反应具有良好的光催化活性(H.Q.Jiang，et al.J.Eur.Ceram.Soc.，2008，28：2955-2962)。以硝酸铋和偏钒酸铵为金属源，以介孔硅KIT-6为硬模板，可合成出单斜白钨矿型结构的有序介孔BiVO₄，而采用水热法则可制备出单斜白钨矿型结构的无孔BiVO₄，两者在可见光照射下对亚甲基蓝的降解率均高于P25的，且亚甲基蓝在有序介孔BiVO₄上的降解率高出在无孔BiVO₄上的一倍(G.Li，et al.Chem.Mater.，2008，20：3983-3992)。

迄今为止，尚无文献和专利报道过以氯代十六烷基吡啶为表面活性剂辅助的醇水热法制备具有特定形貌的BiVO₄微米粒子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备花状BiVO₄微米粒子的制备方法。