[发明专利]一种钌负载的BiVO4@C核壳结构复合材料的制备方法

说明书

本发明属于无机纳米复合材料制备领域，涉及一种钌负载的BiVO₄@C核壳结构复合材料的制备方法，通过组合RuCl₃、BiVO₄和葡萄糖，利用葡萄糖水热法碳化得到的含碳多聚糖微球的单分散性好且外层含有大量的羟基亲水性基团构建新型钌负载的BiVO₄@C核壳结构复合材料，并对罗丹明B有很高的吸附降解率，大大提高了BiVO₄的应用范围。该技术具有方法简单、节能绿色无污染等优点。合成出的材料可广泛用于催化、废水中有机物、重金属离子还原等领域。

技术领域

本发明属于无机纳米复合材料制备领域，涉及一种钌负载的BiVO₄@C核壳结构复合材料的制备方法。

背景技术

多元复合金属氧化物BiVO₄由于具有丰富的结构和形貌，被认为是应用前景广阔的新型可见光催化剂之一。自1998年被首次报道了在可见光下能够光解水产氧以来，这十几年间在可见光催化领域得到了长足的发展。但目前仍存在量子效率低、太阳能利用率低、光催化机理尚不十分明确等缺点，难以实现对有机污染物的高效降解，这将成为BiVO₄光催化剂设计的关键。

由一种材料通过化学键或其它相互作用将另一种材料包覆起来而形成的核壳结构纳米复合材料，它既可以保留单一组分的物质特性，又可以巧妙利用多级界面之间的耦合作用，获得更多的有效活性单元和更好的稳定性，具有巨大的应用前景。其中，非晶碳由于表面含有丰富的功能基团(C＝O、C－OH等)常用来作为支持和保护BiVO₄的壳层材料。另一方面，通过沉积贵金属，在金属-半导体界面上形成Schottky势垒，从而改变半导体的表面性质，提高光降解的量子效率。可以预计，综合应用贵金属的高效电荷分离率和具有丰富活性羟基的壳层使BiVO₄具有很多新的特性。专利CN102600857A公开了一种碳球负载的CuO-BiVO₄异质结复合光催化剂的制备方法，该技术制得的光催化剂在可见光下降解亚甲基蓝表现出较好的活性。专利CN104437466A和专利CN104383910A分别公布了一种碳纳米管复合钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法和一种颗粒大小可控的钒酸铋/石墨烯复合光催化剂的制法，均利用石墨烯对钒酸铋进行改性。这些改性后的钒酸铋虽然在性能上有所提高，但实际应用中的降解活性仍然不理想，而且所用石墨烯、碳纳米管等碳材料成本昂贵。因此，为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种可高效降解罗丹明B的钌负载 BiVO₄@C核壳结构复合材料的制备方法，大大提高了BiVO₄的应用范围。该技术具有方法简单、节能绿色无污染等优点，目前还没有关于该类技术的报道，这为新材料的发展探索出一条新的道路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简单、节能绿色无污染的方法制备钌负载的BiVO₄@C 核壳结构复合材料。

本发明目的是这样实现的：一种钌负载的BiVO₄@C核壳结构复合材料的制备方法，其关键在于，将BiVO₄样品和葡萄糖按照摩尔比为：BiVO₄:葡萄糖＝1:1～16加入到反应容器中，并加入RuCl₃，并加入去离子水，RuCl₃与BiVO₄样品的摩尔比为0.5～2.5:25，室温下搅拌混合均匀，然后加入反应釜中140～200℃保温反应，得到目标产物钌负载的BiVO₄@C核壳结构复合材料。

更具体的是，具体步骤如下：

步骤1：称量2.5mmol BiVO₄(0.81g)样品，按照n(BiVO₄:葡萄糖)＝1:1～16加入2.5～40mmol葡萄糖(0.45～7.2g)，加入25mL去离子水和0.05～0.25mmol RuCl₃(0.01～0.052 g)，室温下磁力搅拌24～48h；