[发明专利]一种钒酸铋/铬酸银异质结光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种钒酸铋/铬酸银异质结光催化剂及其制备方法和应用：该异质结光催化剂由BiVO₄及选择性沉积在BiVO₄(040)晶面上的纳米Ag₂CrO₄组装而成，所述BiVO₄具有切角的四方双锥体微观结构，且BiVO₄质量占所述异质结光催化剂总质量的70～80％；包括以下步骤：S1：水热法制备钒酸铋；S2：制备异质结光催化剂：将BiVO₄加入蒸馏水中，超声分散后，在磁力搅拌的条件下，加入一定量的AgNO₃溶液后，再缓慢滴加一定量的K₂CrO₄溶液，生成砖红色沉淀，并持续搅拌反应1～2h，再静置沉淀陈化12～24h，离心，水洗6次，真空干燥。相比于传统沉积方法，本发明选择性吸附沉积的方法形成的异质结稳定性更好，界面结合度更高，具有较高的可见光催化活性。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种钒酸铋/铬酸银异质结光催化剂的制备方法，特别涉及一种铬酸银修饰的钒酸铋复合光催化剂，主要用于复合光催化剂在可见光催化降解有机染料中的应用。

背景技术

钒酸铋作为一种非TiO₂基可见光半导体催化剂，禁带宽度(单斜相)2.4eV，无毒，价廉，色泽好，同时还具有很多优异的物理化学性质，因而在光催化领域引起了广泛的关注。尽管钒酸铋有较好的可见光吸收特性，但仍存在表面吸附能力弱，光生空穴和电子易于复合等问题，导致实际的量子效率不高。

为了提高光催化反应的量子效率，科研人员采取不同的方法和手段对钒酸铋进行改性，主要包括非金属元素掺杂、贵金属沉积、半导体形貌控制合成以及形成复合物异质结。研究表明，在钒酸铋表面沉积贵金属纳米颗粒可以抑制光生电子-空穴的复合，显著提高钒酸铋的光催化活性。通过元素的掺杂，不仅可以提高钒酸铋对可见光的吸收，而且可以有效的捕获光生电子和空穴，抑制了光生载流子的复合，提高了光催化的效率。除此之外，构造半导体异质结是提高钒酸铋光生载流子分离效率的另一种有效途径。将两种晶格匹配的半导体材料依靠某种强相互作用复合在一起，在接触处会形成明显的界面，界面电场的驱动能够使光生载流子有效分离。

尽管通过贵金属沉积、元素掺杂、构建异质结等手段大大提高了钒酸铋的光催化活性，但还是存在诸多的问题。例如沉积贵金属将会增加催化剂的成本，常规方法所制备的异质结质量差(如结合不牢固、均匀性差)等。因此，开发简单、制备价格低廉、高质量、高活性的可见光催化剂仍是重要的研究方向。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于一种钒酸铋/铬酸银异质结光催化剂及其制备方法和应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种钒酸铋/铬酸银异质结光催化剂：该异质结光催化剂由BiVO₄及选择性沉积在BiVO₄(040)晶面上的纳米Ag₂CrO₄组装而成，所述BiVO₄具有切角的四方双锥体微观结构，且BiVO₄质量占所述异质结光催化剂总质量的70～80％。

一种钒酸铋/铬酸银异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：