專利名稱：一種S摻雜BiVO₄可見光催化材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種S元素摻雜BiVO4可見光催化粉末材料及其制備方法，屬于光催化粉體材料制備領域。
背景技術：
21世紀人類面臨的最大問題仍是環(huán)境污染問題和能源的可持續(xù)發(fā)展。為此太陽能的開發(fā)成為解決問題的關鍵，而作為其中重要部分的半導體光催化技術有望成為解決環(huán)境和能源問題的有效方式?！?br> 半導體材料在光的照射下把光能轉(zhuǎn)化為化學能，促進化合物的合成或使化合物降解。半導體催化劑在可見光區(qū)域具有陡峭的吸收邊緣，它們具有的窄帶隙有利于將電子從價帶激發(fā)到導帶上，產(chǎn)生導帶電子和價帶空穴，進行氧化還原降解有機污染物或分解水獲取氫能。而氫能因其燃燒值高、無污染而成為最有希望替代現(xiàn)有化石能源的清潔能源。同時光催化能降解消除有毒有機污染物和無機污染物，不產(chǎn)生二次污染，而且具有能耗低，速度快，無選擇性，深度氧化礦化等優(yōu)點，將成為解決環(huán)境污染的一條廉價可行的途徑。
由于一些半導體光催化劑如Ti02、NaTaO3^ ZnO等帶隙較寬，僅在紫外光范圍有響應，而此波段的光能量占照射到地面的太陽光的5%，而波長在40(T700nm的可見光范圍達總能量的43%，因此高效可見光光催化劑的研究是實現(xiàn)光催化技術產(chǎn)業(yè)化應用的關鍵。目前，新型可見光光催化劑的研究目前有兩大思路一種是對TiO2、NaTaO3、ZnO等寬禁帶半導體進行修飾改性使其響應波長紅移至可見光區(qū)，主要有金屬/非金屬摻雜，染料光敏化、窄帶隙半導體復合以及金屬絡合物敏化等手段；另一種是設計新型的可見光響應半導體光催化材料，其中窄禁帶半導體制備是獲得新型可見光催化劑的基本途徑之一。因此，研究工作者設計了許多復合金屬氧化物作為可見光響應的新型光催化劑，如Bi2W06、InVO4, AgAlO2, CaIn2O4^BiVO4等，它們均可在可見光的照射下催化分解有機物。BiVO4性質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)過表面穩(wěn)定化處理后可以耐強酸和強堿介質(zhì)，同時它具有優(yōu)異的耐有機溶劑的性能，而且BiVO4的響應光波長范圍可達500 nm以上。該系列材料因其利用可見光效率高、催化分解有機物能力強而受到廣泛關注，主要用于光催化分解廢水和降解多元環(huán)有機污染物。
BiVO4具有可見光催化分解水和降解有機污染物的能力，其響應光波長范圍達到 500nm之上，作為光催化材料在廢水處理方面已展現(xiàn)出良好的可見光催化降解性能。BiVO4 的可見光催化活性主要取決于它的晶相結(jié)構和制備方法。BiVO4的三種結(jié)構單斜白鎢礦晶型、四方鋯石型晶型和四方白鎢礦型晶型中只有單斜白鎢礦晶型在可見光下具有良好的光催化性能，但是在一定條件下，三種結(jié)構彼此之間可以相互轉(zhuǎn)化。BiVO4的其制備方法主要有水熱合成發(fā)、溶劑熱合成法、微波合成法、高溫固相合成法以及化學沉淀法等，上述方法各有優(yōu)缺點，但都能合成純度較高的BiVO4粉體材料，然而廣大研究人員在實驗中發(fā)現(xiàn)，純 BiVO4的催化效果并不能滿足日益增長的工業(yè)技術指標要求。鑒于純BiVO4的吸附能力和電子-空穴對的轉(zhuǎn)移能力較差，許多學者開始研究通過改性，或者制備金屬氧化物和BiVO4 配對的異質(zhì)結(jié)來提高其活性，其中對于納米BiVO4材料的離子摻雜是BiVO4改性的研究重點。在BiVO4中摻入外加離子可能會在BiVO4晶格中引入缺陷位置或改變結(jié)晶度，從而在 BiVO4的帶隙能級中引入缺陷能級和雜質(zhì)能級，使能量較小的光子激發(fā)BiVO4產(chǎn)生光電子， 從而改變半導體的激發(fā)光波長。此外，摻雜可以導致載流子的擴散長度增加，當摻雜價態(tài)高于金屬離子的價態(tài)時，可以在局部生成光生電子的俘獲中心從而抑制光生電子與空穴的復合，提高BiVO4的光催化活性。Xu等制備了一系列稀土(Ho、Sm、Yb、Eu、Gd、Nd、Ce、La)摻雜的BiVO4光催化劑，并在可見光下處理亞甲基藍。實驗表明，摻雜后的BiVO4光催化性能較原始材料有明顯提高。
由上述分析可以看出，合成高純度BiVO4粉體并對其進行離子摻雜可大幅提高其催化活性和催化劑的利用率，使BiVO4中的電子能被波長較長的光所激發(fā)，而目前尚未見到關于S離子摻雜的BiVO4可見光催化材料的研究報道。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術存在的不足而提供一種制備S 摻雜BiVO4可見光催化材料的方法，該方法得到的S摻雜BiVO4可見光催化材料的光催化性能提高，光降解速率加快。
本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為一種S摻雜BiVO4可見光催化材料，它是按照如下步驟制備得到的O前驅(qū)體溶液的制備^fBi(NO3)3 · 5H20充分溶入醋酸溶液中得到前軀體溶液八，將 NH4VO3充分溶入去離子水中，并加入硫脲和乳化劑，硫脲與NH4VO3的摩爾比為(4. 8^5. 2):1, 室溫下混合均勻得到前軀體溶液B，滿足Bi (NO3) 3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1: 1，前驅(qū)體溶液A、B的體積相等，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為2. 8 3.1 wt% ；2)將前軀體溶液A滴加入前軀體溶液B中，攪拌1.5^3h使其充分混合均勻，此時混合溶液的PH為1. 3^1. 7 ； 3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中進行熱處理，熱處理溫度為130°C 150°C，保溫時間為13h 17h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末洗滌并離心分離，再將離心分離的產(chǎn)物粉末于-100 _80°C下進行冷凍干燥，干燥時間為24 48h，即得到S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料。
按上述方案，所述醋酸溶液的體積分數(shù)為36wt%。
按上述方案，所述乳化劑為0P-10。
按上述方案，步驟3 )所述的熱處理采用電阻爐、管式爐、真空氣氛爐等可提供穩(wěn)定溫度場的加熱爐。
按上述方案，步驟4)所述洗滌離心將反應產(chǎn)物粉末用去離子水洗滌離心，繼而用無水乙醇洗滌離心。
按上述方案，步驟4)所述的洗滌離心采用的溶劑介質(zhì)還可以為甲醇、異丙醇或甲苯等有機溶劑。
按上述方案，步驟4)所述離心采用轉(zhuǎn)速為4500 6000r/min,離心時間為3 5min。
按上述方案，步驟4)所述冷凍干燥是_90°C干燥24 48h。
上述S摻雜BiVO4可見光催化材料的制備方法，它包括如下步驟O前驅(qū)體溶液的制備JfBi(NO3)3 · 5H20充分溶入醋酸溶液中得到前軀體溶液八，將 NH4VO3充分溶入去離子水中，并加入硫脲和乳化劑，硫脲與NH4VO3的摩爾比為(4. 8^5. 2):1, 室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B，滿足Bi (NO3) 3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1: 1，前驅(qū)體溶液A、B的體積相等，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為2. 8 3.1 wt% ；2)將前軀體溶液A滴加入前軀體溶液B中，攪拌1.5^3h使其充分混合均勻，混合溶液的pH為1. 3 1. 7 ；3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中進行熱處理，熱處理溫度為130°C 150°C，保溫時間為13h 17h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末洗滌并離心分離，再將離心分離的產(chǎn)物粉末于-80 -100°C下進行冷凍干燥，干燥時間為24 48h，即得到S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點UBiVO4是一種較理想的光催化材料，但是純BiVO4因為吸附能力和電子-空穴對的轉(zhuǎn)移能力較差而限制了其進一步的應用，本發(fā)明采用水熱反應法制備出高純度的S摻雜BiVO4 可見光催化材料，本方法制備速度快、效率高、反應轉(zhuǎn)化完全。
2、與純BiVO4相比，本發(fā)明制備出的S摻雜BiVO4可見光催化材料禁帶寬度變小。
3、本發(fā)明制備出的S摻雜BiVO4可見光催化材料對染料的降解有明顯的降解，在可見光照射下，20分鐘甲基藍溶液的降解率可達到59. 7%，100分鐘可以降解97%，可廣泛應用于工業(yè)污水處理、紡織染料降解和半導體光催化等領域。
4、本發(fā)明制備工藝簡單，可操作性強，制備成本低，可迅速制備出符合使用要求的 S摻雜BiVO4可見光催化材料，水熱反應所采用的熱處理爐具有很大的普遍性，適用于實驗室以及工業(yè)生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實施例
圖2為本發(fā)明實施例
圖3為本發(fā)明實施例
圖4為本發(fā)明實施例
圖5為本發(fā)明實施例
圖6為本發(fā)明實施例1中制得的純BiVO4可見光催化材料的SEM照片。2中制得的S摻雜BiVO4可見光催化材料的FESEM照片。2中制得的S摻雜BiVO4可見光催化材料的TEM照片。3中制得的S摻雜BiVO4可見光催化材料的XRD圖譜。4中制得的S摻雜BiVO4可見光催化材料的XPS分析圖譜。I和實施例5 7中所制得的S摻雜BiVO4可見光催化材料的光催化速率圖(橫坐標為時間，縱坐標為濃度比，即瞬時濃度與初始濃度的比值)。
具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖、實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1 (該實施例為對比實例，即不添加乳化液0P-10及硫脲)一種制備純BiVO4可見光催化材料的方法，它包括如下步驟I)前驅(qū)體溶液的制備按Bi (NO3) 3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1:1，稱取原料粉末，將 5mmol Bi (NO3) 3 · 5H20充分溶入25ml醋酸溶液中得到前軀體溶液A，將5mmol NH4VO3充分溶入25ml去離子水中，室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B ；2)將前軀體溶液A逐漸滴加入前軀體溶液B中，室溫下采用磁力攪拌2h，使其充分混 合均勻，此時混合溶液PH為1. 4 ;3)3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中，置于高溫電阻爐內(nèi)進行熱處理，熱處 理溫度為140°C，保溫時間為15h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末與去離子水 混合，進行4次離心洗滌，然后將反應產(chǎn)物粉末與無水乙醇混合，進行5次離心洗滌，離心機 轉(zhuǎn)速為4500r/min，每次離心時間為5min，得到清洗后的產(chǎn)物粉末；再將產(chǎn)物粉末置入冷凍 干燥儀中于_80°C下進行冷凍干燥，干燥時間為24h，干燥后即得到純BiVO4可見光催化粉 體材料，標記為BiV04_l。
從圖1可以看出所制備的純BiVO4可見光催化粉體材料為八面棱臺，顆粒表面光 滑，且顆粒尺寸較大，大概為2-3Mm ;其比表面積按BET吸附法測定為O. 17m2/g ;對亞甲基藍 染料溶液20分鐘內(nèi)基本無降解，見圖6 ;降解條件是甲基藍的濃度1X10_5 mol/L，體積為 lOOmL，可見光催化粉體材料投加量為O. lg，采用的光源為350W氙燈，其他實施例降解條件 與此相同。
實施例2 一種制備S摻雜BiVO4可見光催化材料的方法，它包括如下步驟1)前驅(qū)體溶液的制備按Bi(NO3) 3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1:1，稱取原料粉末，將 5mmol Bi (NO3) 3 · 5H20充分溶入25ml醋酸溶液中得到前軀體溶液A，將5mmol NH4VO3充分 溶入25ml去離子水中，并加入硫脲和乳化劑0P-10，其中硫脲與NH4VO3的摩爾比為4. 8:1， 室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為2. 9wt% ；2)將前軀體溶液A逐漸滴加入前軀體溶液B中，室溫下采用磁力攪拌2h，使其充分混 合均勻，此時混合溶液PH為1. 5 ;3)3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中，置于高溫電阻爐內(nèi)進行熱處理，熱處 理溫度為130°C，保溫時間為14h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;3)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末與去離子水 混合，進行3次離心洗滌，然后將反應產(chǎn)物粉末與無水乙醇混合，進行4次離心洗滌，離心機 轉(zhuǎn)速為5000r/min，每次離心時間為5min，得到清洗后的產(chǎn)物粉末；再將產(chǎn)物粉末置入冷凍 干燥儀中于_80°C下進行冷凍干燥，干燥時間為48h，干燥后即得到S摻雜BiVO4可見光催 化粉體材料。
從圖2可以看出，所得S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料整個形貌呈現(xiàn)啞鈴狀，是 由顆粒細小的BiVOji裝而成，這種啞鈴狀BiVO4的形成是晶體成核與生長這兩個過程共同 作用后形成的結(jié)果；由圖3可以看出該材料主要以疏松的聚集體形態(tài)存在，主要是由一些 多面體納米顆粒堆積在一起形成的，納米顆粒直徑約為50nm。
測定S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料的比表面積為13. 05m2/g，對亞甲基藍染料 溶液20分鐘能降解50. 42%。
實施例3 一種制備S摻雜BiVO4可見光催化材料的方法，它包括如下步驟I)前驅(qū)體溶液的制備按Bi (NO3) 3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1:1，稱取原料粉末，將5mmol Bi (NO3) 3 · 5H20充分溶入25ml醋酸溶液中得到前軀體溶液A，將5mmol NH4VO3充分溶入25ml去離子水中，并加入硫脲和乳化劑0P-10，其中，硫脲與NH4VO3的摩爾比為5:1，室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為2. 8wt% ；2)將前軀體溶液A逐漸滴加入前軀體溶液B中，室溫下采用磁力攪拌1.5h,使其充分混合均勻，此時混合溶液PH為1. 6 ;3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中，置于高溫電阻爐內(nèi)進行熱處理，熱處理溫度為150°C，保溫時間為16h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末與去離子水混合，進行4次離心洗滌，然后將反應產(chǎn)物粉末與無水乙醇混合，進行4次離心洗滌，離心機轉(zhuǎn)速為6000r/min，每次離心時間為3min，得到清洗后的產(chǎn)物粉末；再將產(chǎn)物粉末置入冷凍干燥儀中于_90°C下進行冷凍干燥，干燥時間為24h，干燥后即得到S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料。
從圖4中可以看出，所得S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料為純的單斜晶型的BiVO4, S的加入沒有影響B(tài)iVO4的結(jié)構；從圖5中可知該材料中Bi4f7/2的結(jié)合能為 159.1eV, 164. 5eV，Bi4f5/2 的結(jié)合能為 164. 5eV，S2p3/2 的結(jié)合能為 163. 6eV，這分別是 Bi3 +和S2-對應的譜峰，說明S元素成功的摻雜到BiVO4中，所得產(chǎn)物確實為S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料。
測定S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料的比表面積為12. 97m2/g，對亞甲基藍染料溶液20分鐘能降解47. 31%。
實施例4 一種制備S摻雜BiVO4可見光催化材料的方法，它包括如下步驟1)前驅(qū)體溶液的制備按Bi(NO3) 3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1:1，稱取原料粉末，將 5mmol Bi (NO3) 3 ·5Η20充分溶入25ml醋酸溶液中得到前軀體溶液A，將5mmol NH4VO3充分溶入25ml去離子水中，并加入，硫脲和乳化劑0P-10，其中硫脲與NH4VO3的摩爾比為5. 2:1， 室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為2. 9wt% ；2)將前軀體溶液A逐漸滴加入前軀體溶液B中，室溫下采用磁力攪拌3h，使其充分混合均勻，此時混合溶液PH為1. 3 ;3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中，置于高溫電阻爐內(nèi)進行熱處理，熱處理溫度為150°C，保溫時間為15h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末與去離子水混合，進行次離心洗滌，然后將反應產(chǎn)物粉末與無水乙醇混合，進行3次離心洗滌，離心機轉(zhuǎn)速為4500r/min，每次離心時間為5min，得到清洗后的產(chǎn)物粉末；再將產(chǎn)物粉末置入冷凍干燥儀中于_90°C下進行冷凍干燥，干燥時間為48h，干燥后即得到S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料。
測定S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料的比表面積為13. 77m2/g，對亞甲基藍染料溶液20分鐘能降解52. 8%。
實施例5 一種制備S摻雜BiVO4可見光催化材料的方法，它包括如下步驟O前驅(qū)體溶液的制備按Bi (NO3)3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1:1，稱取原料粉末，將5mmol Bi (NO3) 3 · 5H20充分溶入25ml醋酸溶液中得到前軀體溶液A，將5mmol NH4VO3充 分溶入25ml去離子水中，并加入一定量硫脲和乳化劑0P-10，其中硫脲與NH4VO3的摩爾比 為5:1，室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為 3wt% ；2)將前軀體溶液A逐漸滴加入前軀體溶液B中，室溫下采用磁力攪拌2h，使其充分混 合均勻，此時混合溶液pH為；3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中，置于高溫電阻爐內(nèi)進行熱處理，熱處理 溫度為140°C，保溫時間為15h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末與去離子水 混合，進行3次離心洗滌，然后將反應產(chǎn)物粉末與無水乙醇混合，進行5次離心洗滌，離心機 轉(zhuǎn)速為5500r/min，每次離心時間為5min，得到清洗后的產(chǎn)物粉末；再將產(chǎn)物粉末置入冷凍 干燥儀中于_90°C下進行冷凍干燥，干燥時間為24h，干燥后即得到S摻雜BiVO4可見光催 化粉體材料，標記為BiV04_5。
測定S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料的比表面積為14. lm2/g，對亞甲基藍染料 溶液20分鐘能降解59. 7%，見圖6。
實施例6 一種制備S摻雜BiVO4可見光催化材料的方法，它包括如下步驟O前驅(qū)體溶液的制備按Bi (NO3)3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1:1，稱取原料粉末， 將5mmol Bi (NO3)3 · 5H20充分溶入25ml醋酸溶液中得到前軀體溶液A，將5mmol NH4VO3 充分溶入25ml去離子水中，并加入一定量硫脲和乳化劑0P-10，其中脲與NH4VO3的摩爾比 為5. 8:1，室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為3.lwt% ；2)將前軀體溶液A逐漸滴加入前軀體溶液B中，室溫下采用磁力攪拌2h，使其充分混 合均勻，此時混合溶液pH為；3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中，置于高溫電阻爐內(nèi)進行熱處理，熱處理 溫度為170°C，保溫時間為15h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末與去離子水 混合，進行3飛次離心洗滌，然后將反應產(chǎn)物粉末與無水乙醇混合，進行3飛次離心洗滌，離 心機轉(zhuǎn)速為4500r/min，每次離心時間為5min，得到清洗后的產(chǎn)物粉末；再將產(chǎn)物粉末置入 冷凍干燥儀中于_90°C下進行冷凍干燥，干燥時間為24h，干燥后即得到S摻雜BiVO4可見 光催化粉體材料，標記為BiV04_6。
測定S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料的比表面積為10. 01m2/g，對亞甲基藍染料 溶液20分鐘能降解23. 8%，見圖6。
實施例7 一種制備S摻雜BiVO4可見光催化材料的方法，它包括如下步驟O前驅(qū)體溶液的制備按Bi (NO3)3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1:1，稱取原料粉末， 將5mmol Bi (NO3) 3 · 5H20充分溶入25ml醋酸溶液中得到前軀體溶液A，將5mmol NH4VO3充 分溶入25ml去離子水中，并加入一定量硫脲和乳化劑0P-10，其中硫脲與NH4VO3的摩爾比 為4. 5:1，室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為3wt% ；2)將前軀體溶液A逐漸滴加入前軀體溶液B中，室溫下采用磁力攪拌2h，使其充分混合均勻，此時混合溶液pH為；3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中，置于高溫電阻爐內(nèi)進行熱處理，熱處理溫度為110°C，保溫時間為15h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末與去離子水混合，進行3次離心洗滌，然后將反應產(chǎn)物粉末與無水乙醇混合，進行3次離心洗滌，離心機轉(zhuǎn)速為5000r/min，每次離心時間為5min，得到清洗后的產(chǎn)物粉末；再將產(chǎn)物粉末置入冷凍干燥儀中于_100°C下進行冷凍干燥，干燥時間為48h，干燥后即得到S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料，標記為BiV04_7。
測定S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料的比表面積為7. 13m2/g，對亞甲基藍染料溶液20分鐘能降解17. 35%，見圖6。
從圖6可以看出，純BiVO4可見光催化粉體材料對亞甲藍染料溶液基本無降解，S 摻雜BiVO4可見光催化粉體材料對亞甲藍染料溶液都有一定程度的降解，當S摻雜扮￥04可見光催化粉體材料的水熱合成溫度為140°C，保溫時間為15h (實施例5)，20min對亞甲藍染料溶液的降解可以達到59. 7%，IOOmin降解率為97%。
權利要求
1.一種S摻雜BiVO4可見光催化材料，其特征在于它按照如下步驟制備得到.O前驅(qū)體溶液的制備JfBi(NO3)3 · 5H20充分溶入醋酸溶液中得到前軀體溶液八，將 NH4VO3充分溶入去離子水中，并加入硫脲和乳化劑，硫脲與NH4VO3的摩爾比為(4. 8^5. 2):1, 室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B，滿足Bi (NO3) 3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1: 1，前驅(qū)體溶液A、B的體積相等，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為2. 8 3.1 wt% ；2)將前軀體溶液A滴加入前軀體溶液B中，攪拌1.5^3h使其充分混合均勻，混合溶液的pH為1. 3 1. 7 ；3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中進行熱處理，熱處理溫度為130°C 150°C，保溫時間為13h 17h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末洗滌并離心分離，再將離心分離的產(chǎn)物粉末于-100°C _80°C下進行冷凍干燥，干燥時間為24 48h， 即得到S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種S摻雜BiVO4可見光催化材料，其特征在于所述醋酸溶液的體積分數(shù)為36wt%。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種S摻雜BiVO4可見光催化材料，其特征在于所述乳化劑為 0P-10。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種S摻雜BiVO4可見光催化材料，其特征在于步驟4)所述的洗滌離心將反應產(chǎn)物粉末用去離子水洗滌離心，繼而用無水乙醇洗滌離心。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種S摻雜BiVO4可見光催化材料，其特征在于步驟4)所述離心米用轉(zhuǎn)速為4500 6000r/min,離心時間為3 5min。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種S摻雜BiVO4可見光催化材料，其特征在于步驟4)所述冷凍干燥是_90°C干燥24 48h。
7.權利要求1所述的一種S摻雜BiVO4可見光催化材料的制備方法，它包括如下步驟.O前驅(qū)體溶液的制備JfBi(NO3)3 · 5H20充分溶入醋酸溶液中得到前軀體溶液八，將NH4VO3充分溶入去離子水中，并加入硫脲和乳化劑，硫脲與NH4VO3的摩爾比為(4. 8^5. 2):1, 室溫下充分混合均勻得到前軀體溶液B，滿足Bi (NO3) 3 · 5H20與NH4VO3的摩爾比為1: 1，前驅(qū)體溶液A、B的體積相等，乳化劑在前軀體溶液B中的質(zhì)量分數(shù)為2. 8 3.1 wt% ；2)將前軀體溶液A滴加入前軀體溶液B中，攪拌1.5^3h使其充分混合均勻，混合溶液的pH為1. 3 1. 7 ；3)將步驟2)所述混合溶液放入水熱反應釜中進行熱處理，熱處理溫度為130°C 150°C，保溫時間為13h 17h，然后隨爐冷卻，得到反應產(chǎn)物溶液C ;4)將反應產(chǎn)物溶液C進行離心分離，得到反應產(chǎn)物粉末，將反應產(chǎn)物粉末洗滌并離心分離，再將離心分離的產(chǎn)物粉末于-100°C _80°C下進行冷凍干燥，干燥時間為24 48h， 即得到S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種S摻雜BiVO4可見光催化材料及其制備方法，它包括如下步驟1)、前驅(qū)體溶液的制備將摩爾比為1:1的Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3分別溶入適量醋酸溶液和去離子水中，分別混合均勻得到前驅(qū)體溶液A和B，其中前驅(qū)體B中加入了一定量硫脲和乳化劑；2)、將前軀體溶液A和B充分攪拌，混合均勻；3)、將混合均勻的溶液置入水熱反應釜中，一定溫度下保溫一段時間；4)、將反應釜中的反應產(chǎn)物經(jīng)離心洗滌、冷凍干燥后得到S摻雜BiVO4可見光催化粉體材料。該制備方法工藝簡單、成本低，本發(fā)明制備的S摻雜BiVO4可見光催化材料對亞甲基藍溶液具有顯著的降解效果。
文檔編號B01J27/02GK102989485SQ20121056964
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權日2012年12月25日
發(fā)明者王為民, 張琳瑯, 傅正義, 王皓, 王玉成 申請人:武漢理工大學