專利名稱：一種多空球狀釩酸鉍微晶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于釩酸鉍的制備方法，具體涉及一種多空球狀釩酸鉍微晶的制備方法一微波水熱法。
背景技術(shù)：
近些年來，環(huán)境污染和能源危機給人類的生存帶來了嚴(yán)重的威脅，光催化技術(shù)作為一種新型技術(shù)，獲得了廣泛的關(guān)注。目前應(yīng)用最為廣泛的光催化劑如二氧化鈦(TiO2)等，為寬帶隙半導(dǎo)體催化劑，僅在紫外光范圍有相應(yīng)。太陽光中紫外光不到5%，而可見光占到近43%，因此開發(fā)可見光相應(yīng)的高活性光催化劑是提高太陽能利用率是光催化技術(shù)發(fā)展的趨勢。釩酸鉍作為一種不含鉛的無機黃色染料，同時還具有光催化性、貼彈性、聲光轉(zhuǎn)化 型、粒子導(dǎo)電性等特性，目前已應(yīng)用于降解污染物、光解水產(chǎn)氧以及光電化學(xué)分解水的研究。目前制備釩酸鉍的方法主要有化學(xué)沉淀法[高善民，喬青安，趙培培，陶芙蓉，張江，戴瑛，黃柏標(biāo).沉淀法制備不同形貌和結(jié)構(gòu)的納米BiV04[J].無機化學(xué)學(xué)報，2007;23(7) :1153-1158]、低溫固相法[莎木嘎，侯小虎，娜仁圖雅，李金梅，趙智宏 燃燒法制備納米釩酸鉍粉體及性能[J].有色金屬(冶煉部分)，201U6) :45-49.]、水熱法[Yang T, Xia D, Chen G, ChenY. Influence of thesurfactant and temperature onthe morphology and physico-chemical properties ofhydrothermalIy synthesizedcomposite oxide BiVO4 [J]. Materials Chemistry andPhysics. 2009;114(I):69-72.]、微乳 液法[Chung C-Y, Lu C-H. Reverse-microemulsion preparation ofvisible-light-driven nano-sized BiV04[J]. Journal ofAl Ioys andCompounds. 2010; 502 (I) : L1-L5.]。然而這些方法制備的釩酸鉍尺寸不均一，或者需要較長的反應(yīng)時間和對于環(huán)境污染較大。因此尋找一種簡易操作，環(huán)境友好和反應(yīng)時間短的方法顯得頗為重要。雖然微波水熱法制備釩酸鉍已經(jīng)有人研究，但是合成多空球狀產(chǎn)物卻未報道，多孔球狀釩酸鉍具有更大的比表面積，更有利于提高光催化效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種微波水熱法制備多空球狀釩酸鉍微晶的方法。該制備方法反應(yīng)周期短、反應(yīng)溫度低，環(huán)境友好，成本低廉，并且操作簡單，重復(fù)性好。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下I)將Bi (NO3)3 5H20溶于2_5mol/L的HNO3溶液中，配制成Bi離子濃度為0. 005-0. 05mol/L 的溶液 A ；將NH4VO3溶于40-80°C的蒸餾水中，配制NH4VO3濃度為0. 005-0. 05mol/L的溶液B ；
2)將溶液A與溶液B按I: I的體積比混合均勻，在磁力攪拌器上攪拌30-120min，然后用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3-9得溶液C ；3)配制0.003-0. 009mol/L的木質(zhì)素磺酸氨溶液，記為D，將溶液C與溶液D按100 (0. 5-2)的體積比混合均勻得溶液E ；4)將溶液E置于微波水熱反應(yīng)釜中，填充度為50%_80%，然后密封反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，選擇溫控模式或者壓控模式進(jìn)行反應(yīng)，所述的溫控模式的溫度控制在120-180°C，壓控模式的水熱壓力控制在0. 5-2. 2Mpa，反應(yīng)40min-80min,反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物經(jīng)過離心收集，并用去離子水洗滌3-5次后，再用無水乙醇洗滌1-2次，最后在50-80°C下真空干燥得到亮黃色多空球狀釩酸鉍微晶。
所述的NaOH溶液的濃度為2-lOmol/L。有益的效果I)本發(fā)明采用簡單的微波水熱法制備工藝，反應(yīng)周期短，能耗低，反應(yīng)在液相中一次完成，不需要后期處理。2)此方法制得的BiVO4粒子呈多空球狀結(jié)構(gòu)，表面積較大，可用于催化領(lǐng)域。


圖I是實施例I制備的多空球狀釩酸鉍微晶理學(xué)D/max2000PCX-射線衍射儀分析圖；圖2是實施例I制備的多空球狀釩酸鉍微晶掃描電子顯微鏡照片。
具體實施例方式實施例I : I)將Bi (NO3) 3 *5H20溶于2mol/L的HNO3溶液中，配制成Bi離子濃度為0. 005mol/L的溶液A ；將NH4VO3溶于40°C的蒸餾水中，配制NH4VO3濃度為0. 005mol/L的溶液B ；2)將溶液A與溶液B按I: I的體積比混合均勻，在磁力攪拌器上攪拌30min，然后用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3得溶液C ；3)配制0. 003mol/L的木質(zhì)素磺酸氨溶液，記為D，將溶液C與溶液D按100 :0. 5的體積比混合均勻得溶液E ;4)將溶液E置于微波水熱反應(yīng)爸中，填充度為50%,然后密封反應(yīng)爸,將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，選擇溫控模式或者壓控模式進(jìn)行反應(yīng)，所述的溫控模式的溫度控制在120°C，壓控模式的水熱壓力控制在0. 5Mpa，反應(yīng)40min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物經(jīng)過離心收集，并用去離子水洗滌3-5次后，再用無水乙醇洗滌1-2次，最后在50°C下真空干燥得到亮黃色多空球狀釩酸鉍微晶。將所得的BiVO4粒子用日本理學(xué)D/max2000PCX-射線衍射儀分析樣品，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物為單斜相BiVO4白鎢礦結(jié)構(gòu)(JCPDS 14-0688)，見圖I。將該樣品用日本公司生產(chǎn)的JSM-6700F型掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察，從圖2可以看出所制的BiVO4是直徑在2_3 y m的多空球狀。實施例2 I)將Bi (NO3) 3 *5H20溶于3mol/L的HNO3溶液中，配制成Bi離子濃度為0. 015mol/L的溶液A ；將NH4VO3溶于50°C的蒸餾水中，配制NH4VO3濃度為0. 015mol/L的溶液B ；2)將溶液A與溶液B按I: I的體積比混合均勻，在磁力攪拌器上攪拌60min，然后用5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為5得溶液C ；3)配制0. 005mol/L的木質(zhì)素磺酸氨溶液，記為D，將溶液C與溶液D按100 1的體積比混合均勻得溶液E ;4)將溶液E置于微波水熱反應(yīng)爸中，填充度為60%,然后密封反應(yīng)爸,將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，選擇溫控模式或者壓控模式進(jìn)行反應(yīng)，所述的溫控?！な降臏囟瓤刂圃?40°C，壓控模式的水熱壓力控制在I. IMpa，反應(yīng)60min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物經(jīng)過離心收集，并用去離子水洗滌3-5次后，再用無水乙醇洗滌1-2次，最后在60°C下真空干燥得到亮黃色多空球狀釩酸鉍微晶。實施例3 I)將Bi (NO3)3 *5H20溶于4mol/L的HNO3溶液中，配制成Bi離子濃度為0. 03mol/L的溶液A ；將NH4VO3溶于70°C的蒸餾水中，配制NH4VO3濃度為0. 03mol/L的溶液B ；2)將溶液A與溶液B按I: I的體積比混合均勻，在磁力攪拌器上攪拌90min，然后用7mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為7得溶液C ；3)配制0. 007mol/L的木質(zhì)素磺酸氨溶液，記為D，將溶液C與溶液D按100 :1. 5的體積比混合均勻得溶液E ;4)將溶液E置于微波水熱反應(yīng)爸中，填充度為70%,然后密封反應(yīng)爸,將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，選擇溫控模式或者壓控模式進(jìn)行反應(yīng)，所述的溫控模式的溫度控制在160°C，壓控模式的水熱壓力控制在1.7Mpa，反應(yīng)70min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物經(jīng)過離心收集，并用去離子水洗滌3-5次后，再用無水乙醇洗滌1-2次，最后在60°C下真空干燥得到亮黃色多空球狀釩酸鉍微晶。實施例4 I)將Bi (NO3)3 *5H20溶于5mol/L的HNO3溶液中，配制成Bi離子濃度為0. 05mol/L的溶液A ；將NH4VO3溶于80°C的蒸餾水中，配制NH4VO3濃度為0. 05mol/L的溶液B ；2)將溶液A與溶液B按I: I的體積比混合均勻，在磁力攪拌器上攪拌120min，然后用lOmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為9得溶液C ；3)配制0. 009mol/L的木質(zhì)素磺酸氨溶液，記為D，將溶液C與溶液D按100 2的體積比混合均勻得溶液E ;4)將溶液E置于微波水熱反應(yīng)爸中，填充度為80%,然后密封反應(yīng)爸,將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，選擇溫控模式或者壓控模式進(jìn)行反應(yīng)，所述的溫控模式的溫度控制在180°C，壓控模式的水熱壓力控制在2. 2Mpa，反應(yīng)80min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物經(jīng)過離心收集，并用去離子水洗滌3-5次后，再用無水乙醇洗滌1-2次，最后在80°C下真空干燥得到亮黃色多 空球狀釩酸鉍微晶。
權(quán)利要求
1.一種多空球狀釩酸鉍微晶的制備方法，其特征在于 1)將Bi(NO3)3 · 5H20溶于2-5mol/L的HNO3溶液中，配制成Bi離子濃度為O. 005-0. 05mol/L 的溶液 A ； 將NH4VO3溶于40-80°C的蒸餾水中，配制NH4VO3濃度為O. 005-0. 05mol/L的溶液B ； 2)將溶液A與溶液B按I:I的體積比混合均勻，在磁力攪拌器上攪拌30-120min，然后用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3-9得溶液C ； 3)配制O.003-0. 009mol/L的木質(zhì)素磺酸氨溶液，記為D，將溶液C與溶液D按100 :(O. 5-2)的體積比混合均勻得溶液E ; 4)將溶液E置于微波水熱反應(yīng)釜中，填充度為50%-80%，然后密封反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，選擇溫控模式或者壓控模式進(jìn)行反應(yīng)，所述的溫控模式的溫度控制在120-180°C，壓控模式的水熱壓力控制在O. 5-2. 2Mpa，反應(yīng)40min_80min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫； 5)打開水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物經(jīng)過離心收集，并用去離子水洗滌3-5次后，再用無水乙醇洗滌1-2次，最后在50-80°C下真空干燥得到亮黃色多空球狀釩酸鉍微晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多空球狀釩酸鉍微晶的制備方法，其特征在于所述的NaOH溶液的濃度為2-lOmol/L。
全文摘要
一種多空球狀釩酸鉍微晶的制備方法，將Bi(NO3)3·5H2O溶于HNO3溶液中得溶液A；將NH4VO3溶于蒸餾水中得溶液B；將溶液A與溶液B混合均勻，然后用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3-9得溶液C；配制木質(zhì)素磺酸氨溶液D，將溶液C與溶液D混合均勻得溶液E；將溶液E置于微波水熱反應(yīng)釜中并采用溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；產(chǎn)物經(jīng)過離心收集，并用去離子水、無水乙醇洗滌，最后真空干燥得到亮黃色多空球狀釩酸鉍微晶。本發(fā)明采用簡單的微波水熱法制備工藝，反應(yīng)周期短，能耗低，反應(yīng)在液相中一次完成，不需要后期處理。制得的BiVO4粒子呈多空球狀結(jié)構(gòu)，表面積較大，可用于催化領(lǐng)域。
文檔編號C01G31/00GK102951682SQ20121045780
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者曹麗云, 孟巖, 黃劍鋒, 吳建鵬, 費杰, 盧靖, 李翠艷, 張振偉 申請人:陜西科技大學(xué)