[发明专利]一种单斜晶型钒酸铋可见光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于矾酸铋可见光催化材料的合成技术领域，具体涉及一种单斜晶型钒酸铋可见光催化剂的制备方法。

背景技术

有机染料废水具有碱度高、难生物降解、臭味大、色泽深和其组份比较复杂等特点，且生物毒性都较大，能致癌致畸致突变，严重污染环境，处理起来难度较大，采用常规的生物处理去除效果不够理想。20世纪90年代以来，各国开始逐步发展重视半导体材料的环境性能，半导体材料光催化氧化技术日趋受到关注，尤其在难生物降解污染物的去除方面表现出良好的应用前景，已成为国内外的研究热点。其中常见的光催化剂有TiO₂和ZnO，然而它们的禁带宽度较宽，在紫外光下才能够被激发产生空穴-电子对，很难在可见光下被激发，所以它们不能高效利用太阳光。因此开发能够在可见光下激发的光催化剂，利用太阳光降解废水成为人们新的目标。单斜晶型BiVO₄是近年来发展起来的新型可见光半导体光催化剂，禁带宽度为2.4eV，它的独特光学性质，使其具有较高的可见光催化活性。但是，一种半导体材料的光催化性能不仅取决于光催化剂的固有性质，还与光源有重要的关系。通常，光催化剂只能被能量高于其带隙能的光子激发，光照越强，光催化性能越好。作为源源不断的可再生能源，太阳光是光催化的理想光源。从节约能源角度上来讲，开发具有太阳光响应的高效光催化剂很有必要。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种能够有效降解罗丹明B（RhB）染料废水的单斜晶型钒酸铋可见光催化剂的制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种单斜晶型钒酸铋可见光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将5mmol Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解于15mL摩尔浓度为1mol/L的HNO₃溶液中制得溶液A；（2）将5mmol NH₄VO₃在超声条件下溶于40mL水中制得溶液B；（3）在搅拌的条件下，将溶液B加入到溶液A中，继续搅拌30min，用摩尔浓度为2mol/L的NaOH溶液调节混合液的pH值为1-5；（4）待混合液的pH值稳定后，继续搅拌30min，随后将混合液转入聚四氟乙烯反应釜中，于180℃反应18h，反应完成后自然冷却至室温，过滤分离，用水和乙醇各洗三次，然后在恒温干燥箱中于60℃干燥，最后于500℃煅烧4h制得单斜晶型钒酸铋可见光催化剂。

进一步优选，步骤（3）中所述混合溶液的pH值为3，经过6h自然太阳光照射，制得的单斜晶型矾酸铋光催化剂对罗丹明B染料废水中罗丹明B的脱色率达到99.5%。

本发明制得的单斜晶型矾酸铋可见光催化剂具有较好的晶型和光吸收性能，而且具有可见光响应的光催化性能，在太阳光下具有高效降解罗丹明B染料废水的性能。

附图说明

图1为未调pH的BiVO₄（BiVO₄-0）和pH为3时的BiVO₄（BiVO₄-3）光催化剂的X射线衍射谱图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

将5mmol Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解于15mL摩尔浓度为1mol/L的HNO₃溶液中制得溶液A；将5mmol NH₄VO₃在超声条件下溶于40mL水中制得溶液B；在搅拌的条件下，将溶液B加入到溶液A中，继续搅拌30min，随后将混合液转入聚四氟乙烯反应釜中，于180℃反应18h，反应完成后自然冷却至室温，过滤分离，用水和乙醇各洗三次，然后在恒温干燥箱中于60℃干燥，最后于500℃煅烧4h制得单斜晶型钒酸铋可见光催化剂，标记为BiVO₄-0。经过6h自然太阳光照射，该钒酸铋可见光催化剂对RhB的脱色率为86.5%。

实施例2