[发明专利]一种花状Zn3(OH)2V2O7·2H2O光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种花状Zn₃(OH)₂V₂O₇·2H₂O光催化剂及其制备方法，采用一步溶剂热反应直接合成最终产物，具有温和的合成温度，易于操作，产物后处理简单，对环境友好，适合大规模工业生产，有望推广到实际生产中；制备的花状Zn₃(OH)₂V₂O₇·2H₂O，形成了纳米片组装的花状结构，产品形貌完整，其V‑O中层间存在层状通道，有利于光生电子和空穴的迁移，使得光生载流子更易进行氧化还原反应，对于实现较高光催化降解效应有非常重要的意义。

技术领域

本发明属纳米无机材料制备领域，涉及一种花状Zn₃(OH)₂V₂O₇·2H₂O光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着各类工业的高速发展，全球环境污染问题更加引人注目。近年来，在治理污染方面纳米半导体光催化剂有巨大的应用潜力，光催化剂是绿色技术在污染物降解治理污水等方面是有潜力的候选方法。

焦钒酸锌是一种重要的过渡金属钒酸盐，其晶体结构属六方晶系，由Zn-O四面体层和V-O八面体层交替连接形成，其V-O中层间存在层状通道，这样的结构有利于光生电子和空穴的迁移，使得光生载流子更易进行氧化还原反应，具有较高光催化效应。

在焦钒酸锌合成方面，应用较多的方法主要包括：化学沉淀法、超声波法、水热法、电化学法等，现有焦钒酸锌的制备中钒源大多都是，氧化钒、偏钒酸铵、偏钒酸钠、钒酸钠；锌源大多都是，氧化锌、氯化锌、醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌、碳酸锌；且一般需要加入其它有机的复杂的物质，合成时间较长工艺复杂，不利于工业大规模生产。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明目的在于提出一种的花状Zn₃(OH)₂V₂O₇·2H₂O光催化剂及其制备方法，操作简单，制备过程条件温和，制备的产品形貌完整，具有较高光催化降解效应。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种花状Zn₃(OH)₂V₂O₇·2H₂O光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按锌和钒摩尔比为(0.6～1):(1.8～3)称取锌源和钒源，将锌源、钒源和碱性沉淀剂依次溶解到乙醇溶剂中，搅拌均匀后得到深紫色溶液，深紫色溶液中沉淀剂质量浓度为2～2.8g/L；

(2)将所得深紫色溶液转移反应釜中，在140～155℃恒温反应20～26h，水热反应结束后冷却至室温；

(3)将步骤(2)所得产物进行洗涤、抽滤后收集产物，收集的产物进行干燥即得花状Zn₃(OH)₂V₂O₇·2H₂O光催化剂。

进一步，所述步骤(2)中将锌源、钒源和碱性沉淀剂依次溶解到乙醇溶剂中超声分散10～15min得到深紫色溶液。

进一步，所述步骤(3)中将步骤(2)所得产物分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤、抽滤后收集产物，收集的产物60℃下干燥12h，即得花状Zn₃(OH)₂V₂O₇·2H₂O光催化剂。

进一步，所述锌源是七水合硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌或氟酸锌。

进一步，所述钒源是氯化钒。