[发明专利]一种钒酸铋及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种由钒酸铋纳米线构成的花状多分枝纳米结构的制备方法，本发明的方法以硝酸铋和偏钒酸铵为原料，先经过第一步反应得到不溶性的钒酸铋前驱物纳米颗粒，经过第二步清洗去除溶液中的离子，再经60～95℃条件下加热搅拌10～60min，清洗干燥后得到钒酸铋黄色粉末。本发明得到的钒酸铋为由纳米线构成的花状结构，分枝纳米线的直径为50～200纳米。本发明方法合成设备简单、无需高温高压、工艺流程简便、产量高，能够实现低成本获得性能优越的钒酸铋纳米线，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种钒酸铋，尤其涉及一种呈花状多分枝纳米结构的钒酸铋，还涉及上述钒酸铋的制备方法，属于半导体纳米材料制备技术领域。

背景技术

现代社会中，工业和农业的不断发展给人们带来便利的同时，也造成了严重的水污染。为了解决这一问题，出现了许多不同的污水处理方法。其中，半导体光催化氧化法由于可以利用太阳能将污染物降解为无害的水和二氧化碳等小分子而受到了广泛的关注。半导体光催化剂具有相对高的光催化活性，与环境的良好兼容性等优点被广泛应用于污水治理。传统光催化剂如二氧化钛和氧化锌需要紫外光照激发，需要特定的紫外光源。而钒酸铋(BiVO₄)是一种性能优越的窄禁带半导体，其禁带宽度为2.4eV，在可见光光照下即可催化分解水及降解水体中的有机污染物。研究发现钒酸铋在降解甲基蓝、结晶紫和罗丹明B表现出具有良好的催化活性和循环稳定性(J.Mater.Chem.，20(2010)7536，CrystEngComm，14(2012)4217，RSCAdv.，3(2013)20606)。而且钒酸铋化学稳定性好、成本低，制备简单，无毒等特点，在可见光催化领域受到越来越多的关注。

目前BiVO₄纳米线的制备方法有很多，但是大多是借助于FTO玻璃为基底上旋涂种子层来进行生长。例如发明专利CN106745249A中介绍了一种BiVO₄纳米线的水热制备方法，以FTO为基底在其上涂种子层后于反应釜中通过水热反应制备得到BiVO₄纳米线。虽然该方法所生产的BiVO₄纳米线形貌、性能和其他方法相比有较大的提高，但采用的高温环境(400℃)对设备要求高，反应时间也长达2～10个小时。所以目前的制备方法大多具有实验装置复杂、操作繁琐、耗时久、成本高和实验条件严苛等问题。因此一种常温下短时间内在溶液中直接合成大批量的BiVO₄纳米线的方法很有必要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种具有花状多分枝纳米结构的钒酸铋，该纳米结构具有大的孔隙率，有利于污染物在纳米结构中的传输，从而提高BiVO₄的光催化效果。

本发明还要解决的技术问题是提供上述钒酸铋的制备方法，该方法操作简单，只需要在常温常压下进行，无需复杂的合成设备和严苛的合成条件，且制得的钒酸铋形貌良好、性能优越。.

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种钒酸铋，呈花状多分枝纳米结构，所述花状多分枝纳米结构由多根钒酸铋纳米线相互连接而成。

本发明得到的钒酸铋为由纳米线构成的花状结构，分枝纳米线的直径为50～200纳米。

上述钒酸铋的制备方法，以硝酸铋和偏钒酸铵为原料，先经过第一步反应得到不溶性的钒酸铋前驱物纳米颗粒，然后经过第二步清洗去除溶液中的离子，再经60～95℃条件下加热搅拌10～60min，清洗干燥后得到钒酸铋黄色粉末；

具体包括如下步骤：