[发明专利]Ag-BiVO4晶面/MnOx晶面BiVO4光催化剂及其制备方法

说明书

一种Ag‑BiVO₄晶面/MnO_x晶面BiVO₄光催化剂及其制备方法，用水热法制备(010)暴露晶面和(110)暴露晶面单斜相BiVO₄，用光照选择氧化沉积法将MnO_x负载与BiVO₄(110)晶面，再用光照还原选择沉积法将Ag沉积在BiVO₄(010)晶面，制备出Ag‑(010)BiVO₄晶面/MnO_x‑(110)晶面BiVO₄光催化剂。其操作简单，反应时间短，合成的光催化剂增加了近红外区(750～1500nm)光吸收，在可见光区和近红外区可用于降解有机污染物。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种Ag-(010)BiVO₄晶面/MnO_x-(110)晶面BiVO₄光催化剂及其制备方法。

背景技术

BiVO₄作为一种新型半导体材料，从禁带能级结构上考虑BiVO₄能级的价带是由O2p和Bi6s轨道组成，使的其价带与导带相互靠近。因此，光电子产生容易并且有较高的流动性。BiVO₄有较窄的能级结构，能够有效地利用光能转化成化学能，进行光催化反应降解染料。虽然BiVO₄在可见光范围具有较好的光催化能力，但是同时存在着光电子和空穴复合率高，吸附性能不好等问题。研究者提高BiVO₄光催化活性的方法主要是采用金属、非金属以及半导体等掺杂或复合。金属的掺杂一是金属沉积，使金属与半导体形成势垒界面。它能够作为光电子与空穴的捕获阱，增加光电子和空穴的利用率。另外，由于两者的禁带能级的不同，掺杂后的光催化剂会结合两者的禁带能级，使得窄的禁带能级产生光电子和空穴，增加光响应范围。掺杂金属Mn是以MnO_x的形式存在，没有改变半导体的晶体结构，仅仅是吸附在半导体表面，与BiVO₄形成了p-n异质结构，这样光电子就会在两者的能级上进行转移，增大光电子和空穴的使用寿命，同时延长了光吸收范围，增强光催化能力。从而延伸了MnO_x/BiVO₄光催化剂可见光响应范围。同时，掺杂量也有一个最佳值，由于过量的掺杂会使金属离子团聚在一块，抑制了光电子的传递，促进光电子—空穴复合。因此，要考虑掺杂量对光催化性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ag-BiVO₄晶面/MnO_x晶面BiVO₄光催化剂及其制备方法，采用光照选择氧化沉积法和光照还原选择沉积法进行复合，工艺流程较其它化学合成法简单，成功的制备出Ag-沉积BiVO₄(010)暴露晶面/MnO_x-沉积BiVO₄(110)暴露晶面光催化剂，使光催化剂有在可见光区和近红外区(750～1500nm)下催化降解有机物方面的应用。

为了达到上述目的，本发明采用的制备方法如下：步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于稀HNO₃中，搅拌10～50min后再加入NH₄VO₃，搅拌80～140min，形成前驱液A；其中Bi(NO₃)₃·5H₂O与NH₄VO₃的摩尔比为1:1，前驱液A中Bi³⁺的浓度为0.1～0.3mol/L；

步骤2，将前驱液A在70～90℃下水热反应13～16h，反应结束后，将沉淀洗涤、干燥，得到(010)晶面BiVO₄粉体；

步骤3，制备60～100mL的浓度为0.005～0.02mol/L的NaIO₃溶液；