[发明专利]一种沿高活性(040)晶面取向生长圆饼片状N/BiVO4 光催化剂的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种沿高活性(040)晶面取向生长圆饼片状N/BiVO₄光催化剂的制备方法。

【背景技术】

BiVO₄是一种新型的可见光响应型光催化剂。BiVO₄主要有三种晶型：四方锆石型、单斜白钨矿型结构和四方白钨矿型结构。单斜白钨矿型结构BiVO₄的禁带宽度为2.4eV，响应波段在550nm以内，位于可见光的中央部分，从有效利用太阳光的角度来看，BiVO₄是一种极具应用前景的材料。

但是，与其他可见光催化剂一样，BiVO₄也具有一些缺点，如较小的比表面积，光生电子和空穴的迁移距离较长，光生载流子复合几率较大等，这些不足之处严重影响了BiVO₄光催化性能的提高。研究表明，离子掺杂修饰能将离子引入到BiVO₄晶格内部，从而在其晶格中引入新电荷、形成缺陷或改变晶格类型，影响光生电子和空穴的运动情况、调整其分布状态或改变BiVO₄的能带结构，最终导致BiVO₄的光催化活性发生改变。早在1986年sato等人就发现氮的引入，可使TiO₂具有可见光活性，但是十几年来一直没有引起人们的重视，直到2001年Asahi提出由于O的ZP轨道和非金属中能级与其能量接近的P轨道杂化后，价带宽化上移，禁带宽度相应减小，从而响应可见光，产生光生载流子而发生氧化还原反应。从而引发了可见光响应型非金属掺杂光催化剂的研究热潮，[Sato S.Chem.Phys.Lett.，1986，123(l-2):126-128]。卢远刚等人采用沉淀法合成了不同氮掺杂量的Bi₂O₃(N-Bi₂O₃)粉体,甲基橙在可见光下的降解实验表明,氮掺杂Bi₂O₃具有良好的可见光催化活性，[卢远刚,杨迎春,叶芝祥等.无机材料学报，2012，27]。Wang等人以TiCl₃诱导剂合成了沿（040）晶面取向生长的单斜相钒酸铋粉体，并证明高暴露的（040）晶面是光催化剂产氧效率提高的根本原因，[Wang,D.,et al.Chemistry-AEuropean Journal.2011,17:1275-1282.]。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种沿高活性(040)晶面取向生长圆饼片状N/BiVO₄光催化剂的制备方法，以解决BiVO₄光催化活性低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种沿高活性(040)晶面取向生长圆饼片状N/BiVO₄光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于去离子水中，得铋盐溶液，将NH₄VO₃溶于80℃去离子水中，得钒盐溶液，将铋盐溶液和钒盐溶液按照Bi:V=1:1的摩尔配比混合，搅拌均匀，形成混合液A;

步骤2：将NaN₃按照NaN₃：Bi(NO₃)₃·5H₂O=（0.8~1.1）：1的摩尔比加入到混合液A中，搅拌后形成混合液B，将NH₄Cl和N₂H₄·H₂O按照NaN₃:NH₄Cl:N₂H₄·H₂O=3:1:1的摩尔比加入到混合液B中，磁力搅拌均匀形成前驱体；

步骤3：将前驱体放入聚四氟乙烯反应釜中，排出反应釜中的空气，封釜；

步骤4：将反应釜放到微波水热仪中，采用微波水热法反应，反应完成后将生成的黄色沉淀取出，洗涤干燥后得到N/BiVO₄光催化剂。