[发明专利]一种单斜晶型氧化钨复合钒酸铋高性能光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种单斜晶型氧化钨复合钒酸铋光催化材料及其制备方法和应用，采用溶胶凝胶法，配置加入了适量C₆H₈O₇(柠檬酸)的Bi(NO)₃·5H₂O硝酸溶液；与加入了适量C₆H₈O₇(柠檬酸)的NH₄VO₃水溶液采用磁力搅拌混合均匀，加入适量(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀(偏钨酸氨)作为氧化钨的前驱反应源，放置在80℃‑100℃的水浴条件下反应4小时，烘干研磨后经马弗炉褪火；通过优化反应过程中的酸碱度、反应温度及物质的量和褪火参数，即可制备具有良好光催化性能的单斜晶型氧化钨复合钒酸铋材料。本发明的提供的制备方法原材料绿色环保，丰富低廉，简单易控，易于实现大规模批量生产，具有重要的应用潜力。

技术领域

本发明属于光催化纳米材料领域，具体涉及一种单斜晶型氧化钨复合钒酸铋高性能光催化材料的制备方法。

背景技术

作为具有良好光化学稳定性能的无机材料，钒酸铋在光催化领域内具有重要的应用价值。在以往的研究中，主要通过微观形貌、晶体结构等调控改善其光催化性能。如正八面体的钒酸铋，对罗丹明B具有良好的降解功能；(Cryst Eng Comm. 2011,13(22):6674)椭球状和双四角状的钒酸铋则对亚甲基蓝的降解活较高；(Journal of Physics andChemistry of Solids, 2015, 85: 44);对不同的晶型结构，与四方锆石和四方白钨矿结构相比，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。近些年，得益于掺杂复合改性理论上的突破，科学与产业界均开始关注采用引入其他离子或进行双元复合的方式调控电子空穴分离、传输效率等性能，从而提高其光催化活性。

2014年，Shan等采用凝胶-溶胶技术，制备了银掺杂钒酸铋的纳米粉体，结果证实银掺杂能够让钒酸铋的吸收波长红移，从而有效提高了其光催化活性。对甲基橙燃料的降解率得到了明显提升。(Lianwei, Shan, Jinbo, et al. Enhanced PhotocatalyticProperties of Silver Oxide Loaded Bismuth Vanadate [J]. 中国化学工程学报(英文版), 2014, 320(8):654-660.)

2015年，Gao等采用水热法，制备了四方结构的Cu掺杂钒酸铋，结果证实，Cu掺杂有效提高了超氧基的活性，使得该条件下制备的苯酚具有良好的降解效率。(Gao X, et al.Effects of pH on the hierarchical structures and photocatalytic performanceof Cu-doped BiVO₄, prepared via the hydrothermal method [J]. MaterialsScience in Semiconductor Processing, 2015, 35:197-206.）

2017年，Zhao等利用溶胶-凝胶方法，合成了三维结构的C掺杂钒酸铋纳米片，结果表明：C掺杂形成的三维结构有效降低了钒酸铋的带宽，在可见光的照射下，对罗丹明B表现出了良好的光降解性。（Zhao D, et al. Synthesis of carbon-doped nanosheets m-BiVO4 with three-dimensional (3D) hierarchical structure by one-stephydrothermal method and evaluation of their high visible-light photocatalyticproperty[J]. Journal of Nanoparticle Research, 2017, 19(4):124.）