[发明专利]一种单斜白钨矿晶型钒酸铋纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种具单斜白钨矿晶型钒酸铋纳米片及其制备方法和应用，采用醇‑水热法，配置适量的Bi(NO)₃·5H₂O乙二醇溶液和NH₄VO₃水悬浮液液；通过优化NH₄VO₃水悬浮液液加入Bi(NO)₃·5H₂O乙二醇溶液中的方式控制反应过程；将反应完全的溶液放入高压反应釜反应，冷却至室温后将产物用去离子水和无水乙醇交替冲洗；放置管式炉中煅烧，即可在不添加表面活性剂的条件下制备尺寸均匀并具有良好光催化性能的单斜白钨矿晶型的钒酸铋纳米片。本发明提供了一种醇‑水热方法，在不添加任何表面活性剂或螯合剂的条件下，通过优化加料模式及煅烧的方法，成功制备了尺寸均匀并对甲基橙具有良好光催化性能的单斜白钨矿晶型的钒酸铋纳米片，其褪色率能够达到98.44%；该制备方法简单可控，重复性高，具有明显的应用价值。

技术领域

本发明属于光催化纳米材料领域，具体涉及一种单斜白钨矿晶型钒酸铋纳米片及其制备方法和应用。

背景技术

在无机材料中，钒酸铋因带隙可以从紫外调控至可见光波段（与结构及形貌相关），具有良好的氧化还原能力、光化学稳定性强的优点；且兼具成本低廉、无毒、色泽鲜艳等特点，在黄色颜料和可见光光催化剂领域受到了广泛关注。

作为具有良好光化学稳定性能的无机材料，钒酸铋的光学性能被广泛研究，相关结果证实：相比四方锆石和四方白钨矿结构的钒酸铋，单斜白钨矿晶型的钒酸铋在可见光范围内光催化性能最优。Walsh等通过密度泛函理论解释了其背后的机制(Chem. Mater. ,2009, 21, 547–551)，使得不同纳米结构单斜相钒酸铋制备取得了较大进展。

2010年，Han等人用十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，采用水热法合成了正八面体状的单斜白钨矿晶型钒酸铋，并将其用于罗丹明B的降解中。（Han M et al； Synthesisof mono-dispersed m-Bi VO₄ octahedral nano-crystals with enhanced visiblelight photocatalytic properties, Cryst Eng Comm. 2011,13(22):6674）

2012年，Chen等采用等以 L-赖氨酸为表面活剂，水热条件下得到了中空花生状单斜相钒酸铋，在可见光下，对结晶紫降解均表现出较强的活性。（Chen L et al; Hollowpeanut-like m-BiVO₄: facile synthesis and solar-light-induced photocatalyticproperty Cryst Eng Comm，2012,14(12)：4217）

2015年，Lu等采用柠檬酸纳作为表面活性剂，通过调控反应参数，获得了椭球状及双四角状的单斜白钨矿晶型钒酸铋，证实对亚甲基蓝具有较好的降解活性。（Lu Yanjie etal, .Preparation and efficient visible light-induced photocatalytic activityof m-BiVO₄ with different morphologies. Journal of Physics and Chemistry ofSolids, 2015, 85: 44）

水热法具有成本低廉，环境污染小工艺易放大等优点，但在形貌调控中，需借助有机的表面活性剂完成，其残留会明显影响制备的材料的光催化性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种单斜白钨矿晶型钒酸铋纳米片及其制备方法和应用。

本发明采取以下技术方案实现：

一种单斜白钨矿晶型钒酸铋纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：