[发明专利]一种Pd/BiVO4

说明书

本发明公开了一种Pd/BiVO₄复合型纳米光催化剂及其制备方法和应用，BiVO₄为珊瑚状纳米结构，Pd均匀负载于BiVO₄的表面，Pd的粒径为10～30nm，负载量为0.2～2.0wt%；Pd的负载显著降低了光生电子空穴对的复合效率，进一步提高了光催化反应活性，光催化剂的制备方法简洁易操作，贵金属纳米颗粒的负载无需额外的保护剂，也省去了长时间的水热复合过程，同时采用一步热还原法降低了水热过程中对贵金属原材料的浪费，实现了金属钯的高效负载，减少了催化剂制备的成本；所得到的光催化剂可用于可见光降解废水反应中，具有良好的降解活性与优异的可重复利用效率；有利于经济环境的可持续发展。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，更具体地，涉及一种Pd/BiVO₄复合型纳米光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，由于光催化半导体材料表现出的强氧化性，反应普适性以及对太阳光可直接利用等各方面的优势，使光催化技术在环境处理以及能源开发方面的应用得到了广泛的关注与大量的研究。然而，光催化技术目前在工业化应用上仍面临着一些局限，主要体现在：1、对太阳光的有效利用率（主要针对可见光）低；2、催化剂材料的持久稳定性差；3、催化剂的回收及可重复利用率差，易失活。

钒酸铋（BiVO₄）因为其合适的窄带间隙（～2.4eV）使其对可见光有良好的吸收。另一方面，相比较于其他窄带半导体（如CdS），BiVO₄展现出极为难得的化学稳定性，从而有效的提高了光催化材料在太阳光照射下的使用效率与寿命，但是，BiVO₄作为光催化剂也存在自身的局限，尤为突出的一点是其光激发产生的光生电子空穴对容易复合，降低电荷载流子的分离效率，这也是所有窄带半导体共通的缺陷。因此，制备复合型光催化剂以提高光催化反应活性是解决单一晶相BiVO₄反应效率低的有效途径。大量文献报道，贵金属纳米颗粒的负载可以显著提高光催化反应的活性，这主要归因于贵金属纳米颗粒对光生电子空穴对的有效分离，从而延长了光生电荷载流子的寿命。此外，贵金属所具备的表面等离子共振效应（SPR）也有助于拓展复合材料对光的有效吸收范围，进一步增强光催化反应的活性。

公开号为CN104084215 A的中国专利公开了一种三维有序大孔结构的BiVO₄负载四氧化三铁以及贵金属的制备方法，是以聚甲基丙烯酸甲酯微球作为模板合成三维有序大孔结构的BiVO₄，再使用以异丙醇为溶剂的等体积浸渍法实现Fe₃O₄的有效负载，最后再以聚乙烯醇作为保护剂，采用低温鼓泡还原法得到贵金属的均匀负载；公开号为CN104001496 A的中国专利公开了一种复合型BiVO₄纳米片光催化剂的制备方法，其通过湿化学法结合水热法制备得到了BiVO₄/石墨烯/钯的三元复合材料。具体说来，将单独制备得到的BiVO₄，石墨烯以及钯的化合物超声分散混合均匀，再通过水热的方法将彼此结合在一起。

上述这些负载贵金属的方法操作复杂，负载贵金属时需要额外添加保护剂，采用水热的方法，时间长，使用贵金属量高，造成了贵金属材料的浪费，因此增加了催化剂的成本，并且光催化性能不突出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种Pd/BiVO₄复合型纳米光催化剂。

本发明的第二个目的是提供上述Pd/BiVO₄复合型纳米光催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供上述Pd/BiVO₄复合型纳米光催化剂的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：