[发明专利]一种纳米粒子堆积的玉米棒状等级结构钒酸铋材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化及染料废水降解技术领域，具体涉及一种纳米粒子堆积的玉米棒状等级结构钒酸铋材料及其制备方法。

背景技术

在过去的十年里，光催化已经被应用于解决能源和环境污染问题，比如：太阳能的转换和污染物的去除。但是，大部分光催化剂只能利用太阳光的紫外光，而紫外光仅占太阳光能量的4％，而可见光占43％，因此寻找在可见光下具有优越光催化活性的半导体材料成为近年来光催化领域的研究热点。作为近来备受关注的非TiO₂基光催化剂，BiVO₄半导体材料具有无毒、化学稳定性好、太阳能的有效利用率高、带隙窄(约为2.4eV)和氧化还原电位适宜等优点，在清洁能源和环境治理等领域具有极大的应用前景。

BiVO₄虽然具有很好的可见光光催化性能，但由于其较窄的禁带宽度，导致光生电子和空穴极易复合，降低了光催化效率。为了提高BiVO₄的光催化性能，一些研究者制备出不同形貌的BiVO₄样品，并对其改性，从而使得在降解有机污染物能力上得到了提升。但现有的改性BiVO₄催化剂存在比表面积过大或过小，量子效率低等问题，导致降解效率不高。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种降解效率高的纳米粒子堆积的玉米棒状等级结构钒酸铋材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米粒子堆积的玉米棒状等级结构钒酸铋材料，所述玉米棒状结构长500nm～900nm，宽400～700nm，纳米粒子粒径为50～120nm。

所述的纳米粒子堆积的玉米棒状等级结构钒酸铋材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于水溶性有机溶剂中得到0.01～0.2mol/L的Bi(NO₃)₃溶液，将NH₄VO₃溶于水得到0.01～0.2mol/L的NH₄VO₃溶液，所述水溶性有机溶剂与水的体积比为5～25:15～35；将NH₄VO₃溶液缓慢滴入到所述Bi(NO₃)₃溶液中，搅拌，呈黄色悬浮液，所述水溶性有机溶剂为甘油；

(2)将步骤(1)得到的黄色悬浮液转移至微波水热反应罐中进行微波水热反应，待反应完后自然冷却至室温经过滤、洗涤、干燥处理后得到纳米粒子堆积的玉米棒状等级结构钒酸铋材料。

上述方案中，步骤(2)所述的微波水热控制条件为温度100～220℃，反应时间5～80min，功率300～500W。

上述方案中，温度为160～180℃。

上述方案中，反应时间为40～80min。

上述方案中，功率为300W。

上述方案中，所述水溶性有机溶剂与水的体积比为2:3。

所述的纳米粒子堆积的玉米棒状等级结构钒酸铋材料在光催化降解亚甲基蓝中的应用。

本发明的有益效果为：本发明采用甘油作为有机溶剂，在不同微波水热条件成功合成了纳米粒子堆积的玉米棒状等级结构BiVO₄催化剂，有效提高了催化剂的比表面积，提供了更多的光催化活性位点，减少了光生电子与空穴的复合，从而提高了BiVO4光催化降解亚甲基蓝的效率。

附图说明

图1为实施例1所制备纳米粒子堆积而成的玉米棒状等级结构BiVO₄的XRD图；

图2为实施例1所制备纳米粒子堆积而成的玉米棒状等级结构BiVO₄的SEM整体图；

图3为实施例1所制备纳米粒子堆积而成的玉米棒状等级结构BiVO₄的SEM局部图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但不对本发明产生任何限制。

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

制备纳米粒子堆积的玉米棒状等级结构BiVO₄催化剂，步骤如下：