[发明专利]一种V离子掺杂BiNb5O14光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本本发明涉及一种无机光催化剂材料的制备方法及其应用，特别涉及用于降解有机污染物的V离子掺杂BiNb₅O₁₄光催化剂及其制备方法和应用，属于无机光催化材料领域。

背景技术

目前，随着全球工业化进程的不断发展与进步，人们的生活水平不断提高，全球经济也不断发展。但是同时环境与能源问题也越发严重。如今，环境问题已成为人类生存和社会可持续发展所面临的最大挑战。近年来，水污染已经成为人们的忧患，尤其是染料污水问题尤为突出。如何解决染料污水问题已经成为主要研究对象之一。怎样在低能或无能耗的条件下高效无残留的去除水中染料成为研究者们的研究热点。

光催化材料是指一种在光的照射下，自身不起变化，可以促进化学反应的物质。光催化材料可以有效降解许多结构稳定的有机污染物，已成为国内外重视的污染治理技术之一。光催化技术不仅能够直接利用光的照射降解有机污染物，也可以分解水获得清洁能源。目前光催化技术已经成为污染物处理与分解水制氢能源等领域研究方向和可能广泛应用的技术。近年来，开发能够在光照下快速高效降解有机染料的光催化剂已经成为研究者们的研究热点。

中国专利CN201410687080.2报道了一种大比表面积铌酸盐光催化剂的制备方法及应用，同时中国专利CN201310252473.6报道了可见光响应的光催化剂BaCuV₂O₇及其制备方法。以上两个专利分别报道了铌酸盐和钒酸盐光催化材料，为光催化材料的开发提供了新方向。因此在这些报道的基础上，我们研究了一种V离子掺杂BiNb₅O₁₄光催化剂，发现该类化合物具有优异的光催化性能，而且目前尚无报道。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供V离子掺杂BiNb₅O₁₄光催化剂及其制备方法和应用，制备方法简单、光催化效率高、应用前景广阔。

一种V离子掺杂BiNb₅O₁₄光催化材料，它的化学式为BiNb5-5xV5xO14，其中x为V5+掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x≤0.15。

上述制备的样品为单一的纯相材料物。

一种V离子掺杂BiNb₅O₁₄光催化材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按化学式BiNb_5-5xV_5xO₁₄中各元素的化学计量比，首先称取含有铋离子Bi³⁺的化合物，溶于适量的稀硝酸溶液中，加热搅拌，直至完全溶解，再加入适量的络合剂，搅拌溶解得到A溶液；称取含有铌离子Nb⁵⁺的化合物，溶于适量的稀硝酸溶液中，加热搅拌，直至完全溶解，再加入适量的络合剂，搅拌溶解得到B溶液；称取含有钒离子V⁵⁺的化合物，溶于适量的稀硝酸溶液中，加热搅拌，直至完全溶解，再加入适量的络合剂，搅拌溶解得到C溶液，最后，将A、B、C溶液混合，继续搅拌1-5小时得到混合均匀溶液；

（2）将上述混合物溶液放置在烘箱中，温度为50℃-100℃，时间为12小时，得到蓬松的前驱体；

（3）自然冷却后，取出前驱体，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为750～1400℃，煅烧时间为2～16小时，自然冷却后，研磨均匀即得到一种V离子掺杂BiNb₅O₁₄光催化粉末材料。

所述的含铋离子Bi³⁺的化合物为氧化铋Bi₂O₃、硝酸铋Bi(NO₃)₃•5H₂O、氢氧化铋Bi(OH)₃和氯化铋BiCl₃中的一种；所述的含有铌离子Nb⁵⁺的化合物为五氧化二铌Nb₂O₅、氢氧化铌Nb(OH)₅和氯化铌NbCl₅中的一种；所述的含有钒离子V⁵⁺的化合物为五氧化二钒V₂O₅、偏钒酸铵NH₄VO₃中的一种。

步骤（3）所述的煅烧温度为800～1350℃，煅烧时间为3～15小时。