本發(fā)明涉及光催化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

利用太陽能等自然資源解決環(huán)境污染等問題是當(dāng)今世界的研究熱點(diǎn)之一。上世紀(jì)70年代，因fujishima和houda發(fā)現(xiàn)了由光激發(fā)的tio2電極上可以把水分解為氫氣和氧氣之后，光催化氧化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。但tio2為寬禁帶半導(dǎo)體，只能被波長(zhǎng)小于385nm的紫外光激發(fā)，限制了其對(duì)太陽光的有效利用。近年來，一些新型的窄禁帶半導(dǎo)體復(fù)合tio2的報(bào)道不斷出現(xiàn)，如wo3/tio2、cds/tio2、fe2o3/tio2等。但采用水熱法制備bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑的方法還未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑的制備方法，該bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑具有較好的可見光光催化活性、成本低且制備方法簡(jiǎn)單易控。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)以tioso4為鈦源，去離子水為溶劑，配制成0.1mol/l～0.2mol/l溶液；

(2)向所述步驟(1)中配制的tioso4溶液中加入一定量的尿素，控制ti:(nh4)＝1:2～1:10，持續(xù)攪拌至尿素完全溶解，形成混合液；

(3)將所述步驟(2)中的混合液轉(zhuǎn)移到三口燒瓶中，攪拌加熱至95℃并保溫5h，加熱過程中溶液中出現(xiàn)白色固體沉淀；

(4)將所述步驟(3)中的白色固體沉淀用去離子水進(jìn)行洗滌，并將洗滌后的固體沉淀進(jìn)行干燥，以制得tio2前驅(qū)體粉體；

(5)將所述步驟(4)中制得的tio2前驅(qū)體粉體放入馬弗爐中進(jìn)行500℃熱處理2h，即得到tio2載體；

(6)將0.03g～0.09g的bi(no3)3·5h2o溶解于30ml的去離子水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓?/p>

(7)將0.007g～0.021gnh4vo3溶于30ml50℃的去離子水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓?/p>

(8)將所述步驟(5)中1gtio2載體加入所述步驟(6)中的bi(no3)3溶液中，攪拌均勻；

(9)將所述步驟(7)中的nh4vo3溶液緩慢滴加到所述步驟(8)中，然后用氨水調(diào)節(jié)其ph＝7，持續(xù)攪拌1h，形成含有tio2固體的懸浮液；

(10)將所述步驟(9)中的懸浮液轉(zhuǎn)移至100ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，然后放入烘箱，在160℃～200℃的條件下持續(xù)反應(yīng)24h～48h；

(11)待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇洗滌至中性，然后放入烘箱中60℃干燥，即得到bivo4/tio2粉體。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)具體為：將tioso4加入到去離子水中，攪拌2h～8h，制得濃度為0.1mol/l～0.2mol/l的tioso4溶液。

進(jìn)一步的，所述步驟(6)具體為：

將0.03g～0.09g的bi(no3)3·5h2o溶解于30ml的去離子水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，配制?mmol/l～6mmol/l的bi(no3)3溶液。

進(jìn)一步的，所述步驟(7)具體為：

將0.007g～0.021gnh4vo3溶于30ml50℃去離子水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，配制?mmol/l～6mmol/l的nh4vo3溶液。

進(jìn)一步的，所述步驟(8)具體為：

將所述步驟(5)中1gtio2載體分散于30ml所述步驟(6)中的bi(no3)3溶液中，攪拌均勻。

進(jìn)一步的，所述步驟(9)中，將所述盛放有懸浮液的水熱反應(yīng)釜轉(zhuǎn)移至烘箱中進(jìn)行水熱反應(yīng)，控制所述水熱反應(yīng)的水熱溫度為160℃～200℃，所述水熱時(shí)間為24h～48h，以制得固體沉淀。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明具有較好的可見光光催化活性、成本低且制備方法簡(jiǎn)單易控。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的低倍sem照片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的高倍sem照片。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的載體eds測(cè)試位置a點(diǎn)。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的包覆層eds測(cè)試位置b點(diǎn)。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的xrd譜圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的低倍sem照片。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的高倍sem照片。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的過渡層eds測(cè)試位置c點(diǎn)。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的包覆層eds測(cè)試位置d點(diǎn)。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的xrd譜圖。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例2不加入tio2載體制備的bivo4粉體的xrd譜圖。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3制備的光催化劑在可見光下對(duì)甲基橙溶液的降解曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1：

圖1和圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑表面形貌示意圖，使用本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2光催化粉體為核殼結(jié)構(gòu)大顆粒。

圖3和圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑的eds測(cè)試位置a點(diǎn)和b點(diǎn)，使用本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑載體為tio2，包覆層含有v和bi元素。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑的xrd譜圖，使用本發(fā)明實(shí)施例1制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑主要組成為tio2。

將32gtioso4加入到去離子水中，充分?jǐn)嚢枞芙?，配制?000ml濃度為0.2mol/l的溶液；取一定量的tioso4溶液，按照ti:(nh4)＝1:2加入尿素，持續(xù)攪拌至尿素完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到三口燒瓶中，攪拌加熱至95℃并保溫5h，加熱過程中溶液中出現(xiàn)白色沉淀；待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水離心洗滌至中性，然后放入烘箱中60℃下干燥；將制得的粉體放入馬弗爐中進(jìn)行熱處理，升溫制度為：以5℃/min升溫至300℃保溫1h，然后再以5℃/min升溫至500℃保溫2h，即得到tio2載體粉體；將0.03gbi(no3)3·5h2o溶于30ml去離子水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，配制?mmol/l的bi(no3)3溶液；將0.007gnh4vo3溶于30ml50℃的去離子水中，攪拌至完全溶解；將1gtio2載體分散于30mlbi(no3)3溶液中，攪拌均勻。將配制好的nh4vo3溶液緩慢滴加到bi(no3)3懸浮液中并不斷攪拌，溶液中出現(xiàn)黃色沉淀，然后用氨水調(diào)節(jié)其ph＝7，繼續(xù)攪拌1h；將懸浮液轉(zhuǎn)移至100ml反應(yīng)釜中，然后將其放入烘箱，在180℃的條件下水熱24h；待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇洗滌至中性，然后放入烘箱中60℃下干燥，即得到bivo4/tio2粉體。

表1樣品a點(diǎn)處bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的載體的組成元素表

表2樣品b點(diǎn)處bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的包覆層的組成元素表

實(shí)施例2：

圖6和圖7為本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑表面形貌示意圖，使用本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2光催化粉體為核殼結(jié)構(gòu)大顆粒。

圖8和圖9為本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑的eds測(cè)試位置c點(diǎn)和d點(diǎn)，使用本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑載體主要為tio2，過渡層含有少量bi和v元素,包覆層中bi和v元素增加，表明包覆層為bivo4。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑的xrd譜圖，使用本發(fā)明實(shí)施例2制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑主要組成為tio2。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例2制備過程中不加tio2載體制得的bivo4粉體的xrd譜圖，使用本發(fā)明實(shí)施例2時(shí)不加tio2載體可制備純bivo4，可以認(rèn)為加入tio2載體時(shí)，包覆層中的bi和v元素是以bivo4的形式存在。

將32gtioso4加入到去離子水中，充分?jǐn)嚢枞芙?，配制?000ml濃度為0.2mol/l的溶液；取一定量的tioso4溶液，按照ti:(nh4)＝1:2加入尿素，持續(xù)攪拌至尿素完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到三口燒瓶中，加熱至95℃并保溫5h，加熱過程中溶液中出現(xiàn)白色沉淀；待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水離心洗滌至中性，然后放入烘箱中60℃下干燥；將制得的粉體放入馬弗爐中進(jìn)行熱處理，升溫制度為：以5℃/min升溫至300℃保溫1h，然后再以5℃/min升溫至500℃保溫2h，即得到tio2載體粉體；將0.09gbi(no3)3·5h2o溶于30ml去離子水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，配制?mmol/l的bi(no3)3溶液；將0.021gnh4vo3溶于30ml50℃的去離子水中，攪拌至完全溶解；將1gtio2載體分散于30mlbi(no3)3溶液中，攪拌均勻。將配制好的nh4vo3溶液緩慢滴加到bi(no3)3懸浮液中并不斷攪拌，溶液中出現(xiàn)黃色沉淀，然后用氨水調(diào)節(jié)其ph＝7，繼續(xù)攪拌1h；將懸浮液轉(zhuǎn)移至100ml反應(yīng)釜中，然后將其放入烘箱，在180℃的條件下水熱24h；待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇洗滌至中性，然后放入烘箱中60℃下干燥，即得到bivo4/tio2粉體。

表3樣品c點(diǎn)處bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的過渡層的組成元素表

表4樣品d點(diǎn)處bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑粉體的包覆層的組成元素表

實(shí)施例3：

將32gtioso4加入到去離子水中，充分?jǐn)嚢枞芙?，配制?000ml濃度為0.2mol/l的溶液；取一定量的tioso4溶液，按照ti:(nh4)＝1:2加入尿素，持續(xù)攪拌至尿素完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到三口燒瓶中，加熱至95℃并保溫5h，加熱過程中溶液中出現(xiàn)白色沉淀；待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水離心洗滌至中性，然后放入烘箱中60℃下干燥；將制得的粉體放入馬弗爐中進(jìn)行熱處理，升溫制度為：以5℃/min升溫至300℃保溫1h，然后再以5℃/min升溫至500℃保溫2h，即得到tio2載體粉體；將0.06gbi(no3)3·5h2o溶于30ml去離子水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?；?.014gnh4vo3溶于30ml50℃的去離子水中，攪拌至完全溶解；將1gtio2載體分散于30mlbi(no3)3溶液中，攪拌均勻。將配制好的nh4vo3溶液緩慢滴加到bi(no3)3懸浮液中并不斷攪拌，溶液中出現(xiàn)黃色沉淀,然后用氨水調(diào)節(jié)其ph＝7，繼續(xù)攪拌1h；將懸浮液轉(zhuǎn)移至100ml反應(yīng)釜中，然后將其放入烘箱，在180℃的條件下水熱24h；待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇洗滌至中性，然后放入烘箱中60℃下干燥，即得到bivo4/tio2粉體。

綜上所述，圖12為本發(fā)明實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑在可見光下的光催化降解曲線，使用本發(fā)明實(shí)施例制備的bivo4/tio2核殼復(fù)合光催化劑具有較好的可見光活性。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。