[发明专利]一种高活性纳米磷酸铋光催化剂的仿生合成方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种高活性纳米磷酸铋光催化剂的仿生合成方法。

背景技术

光催化降解污染物作为一项高级氧化技术，用于环境修复极具应用前景，也得到了越来越多的关注。而光催化剂是这项技术的核心，在众多的半导体光催化剂中，TiO₂由于其生物惰性、强氧化性、低成本高效率、耐光腐蚀和化学腐蚀性以及强稳定性等特点，被认为是最适合用于环境污染治理的光催化剂。但TiO₂仍有一些自身难以克服的缺点，如太阳光利用率低，光生空穴-电子的复合率高，分离回收困难等。因此，开发新型的光催化剂成为光催化领域的一个重要研究方向。

近年来对BiPO₄光催化活性的研究逐渐增多，BiPO₄表现出很高的紫外光催化活性。光催化剂的晶相结构、形貌尺寸等是影响其紫外光催化活性的主要因素，而这些又与其合成方法和制备条件有着密不可分的关系。纳米光催化材料因其具有更大的比表面积，往往表现出更优异的光催化活性。而通常的BiPO₄制备的方法，如共沉淀法，水热法和固相法，较难制备出纳米颗粒的BiPO₄，因此寻找一种简单、易操作且环境友好的制备高活性纳米BiPO₄光催化剂的方法很有意义。

发明内容

本发明的目的是提供了一种简单易行且环境友好的高活性纳米磷酸铋光催化剂的仿生合成方法，该方法制得的磷酸铋光催化剂为粒径10-50nm的纳米材料。

本发明的技术方案为：一种高活性纳米磷酸铋光催化剂的仿生合成方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将可溶性淀粉溶于1mol/L的硝酸溶液中，搅拌均匀后，加入硝酸铋，继续搅拌2h，得混合溶液，其中可溶性淀粉与硝酸铋的摩尔比为1-4:1；（2）向步骤（1）所制得的混合溶液中加入与硝酸铋等摩尔的磷酸盐，搅拌0.5h，用氨水调节pH=1-7，继续搅拌0.5h，转入水热反应釜中150-210℃水热反应6-24h，离心分离，洗涤，60℃真空干燥4h，再于400-500℃温度煅烧2h，即制得高活性纳米磷酸铋光催化剂。所述的磷酸盐为磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二钠、磷酸氢二铵、磷酸钠或磷酸铵。

本发明与现有技术相比具有以下优点：（1）本发明避免了在有机溶剂中或者在有机溶剂和水的混合溶剂中合成，同时也避免了使用对环境有害的有机基质来控制形貌和尺寸，因而是一种环境友好的合成方法；（2）制备的BiPO₄为纳米材料，具有很高的光催化活性，高于P25和普通水热法制备的BiPO₄光催化剂。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的高活性纳米磷酸铋光催化剂的扫描电镜图，图2是本发明实施例1制得的高活性纳米磷酸铋光催化剂的透射电镜图，图3是本发明实施例1制得的高活性纳米磷酸铋光催化剂1、P25和普通水热法制备的磷酸铋光催化剂对罗丹明B降解率的对比曲线。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

将0.685g可溶性淀粉溶于1mol/L的硝酸溶液中，搅拌均匀后，加入1mmol硝酸铋，继续搅拌2h，得混合溶液；向该混合溶液中加入1mmol磷酸二氢钠，搅拌0.5h，用氨水调节pH=1，继续搅拌0.5h，转入水热反应釜中180℃水热反应24h，离心分离，洗涤，60℃真空干燥4h，再于450℃温度煅烧2h，即制得高活性纳米磷酸铋光催化剂1，图1是本实施例制得的高活性纳米磷酸铋光催化剂的扫描电镜图，图2是本实施例制得的高活性纳米磷酸铋光催化剂的透射电镜图，由图可知制得的磷酸铋光催化剂1的粒径为10-50nm。

实施例2

    将0.343g可溶性淀粉溶于1mol/L的硝酸溶液中，搅拌均匀后，加入1mmol硝酸铋，继续搅拌2h，得混合溶液；向该混合溶液中加入1mmol磷酸二氢铵，搅拌0.5h，用氨水调节pH=4，继续搅拌0.5h，转入水热反应釜中180℃水热反应24h，离心分离，洗涤，60℃真空干燥4h，再于400℃温度煅烧2h，即制得高活性纳米磷酸铋光催化剂2。

实施例3