[发明专利]一种硅酸银/（040）钒酸铋直接Z型光催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种硅酸银/(040)钒酸铋直接Z型光催化剂及其制备方法和应用，本发明涉及一种硅酸银/(040)钒酸铋直接Z型光催化剂及其制备方法和应用。本发明是为了解决现有光催化剂中单一光催化普遍存在光催化效率低的问题。本发明首先制备暴露(040)和(110)晶面的十面体钒酸铋，然后在其水溶液中加入九水合硅酸钠粉末，并通过蠕动泵混入硝酸银溶液，最终得到本发明的直接Z型光催化剂。本发明制得的光催化剂在模拟太阳光照射下具有光生电子‑空穴分离效率高，氧化还原能力强的优点，能够高效降解水中有机污染物。同时该催化剂成本低、材料稳定、制备工艺简单，适于大规模批量生产。

技术领域

本发明涉及一种硅酸银/(040)钒酸铋直接Z型光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近几十年，由于城市化和工业化的快速发展，能源危机与环境污染问题已成为威胁人类生存与发展的重大问题。尤其，与废水处理相关的问题被认为是最具挑战性的任务之一。尽管吸附法、絮凝法和膜过滤法已被用来控制水污染问题，但是由于废水的多样性，单一的方法在无水处理方面并不能取得令人满意的效果。幸运的是，以太阳能作为驱动力的半导体基光催化废水净化技术在缓解当前能源与环境危机问题方面具有广阔的应用前景。

钒酸铋(BiVO₄)是一种具有可见光响应的光催化材料，因其具有合适的带隙、相对较高的光稳定性、独特的晶体结构和绿色无毒等特性，被广泛地应用光催化领域。然而，单一的BiVO₄还存在光生电子-空穴分离能力较弱、光催化活性差的缺点，极大的限制了其在光催化降解有机物方面的应用。构筑异质结是提高光催化性能的主要途径，常见的异质结有传统的Ⅱ型异质结和Z型异质结。其中Z型异质结由于其特殊的电子转移通道可以在保留具有高效的电子空穴分离能力同时，仍具有较强的氧化还原能力。而利用具有晶面优先生长取向的BiVO₄构筑Z型异质结，由于电子空穴在BiVO₄晶体内的预分离作用使得基于有晶面优先生长取向BiVO₄的Z型异质结光催化剂具有更优的光催化活性。然而目前报道的多数基于有晶面优先生长取向BiVO₄的Z型异质结构都需要有贵金属或碳量子点等材料作为电子中间体来辅助电子转移，不但制备成本高、而且制备工艺复杂。因此，制备不需要电子中间体的直接Z型光催化剂对推进基于BiVO₄的光催化剂的实际应用具有重要的意义。

发明内容

本发明是为了解决现有光催化剂中单一光催化普遍存在光催化效率低的问题，提供了一种硅酸银/(040)钒酸铋直接Z型光催化剂及其制备方法和应用。

本发明一种硅酸银/(040)钒酸铋直接Z型光催化剂，其特征在于硅酸银/(040)钒酸铋直接Z型光催化剂以暴露(040)晶面和(110)晶面的十面体钒酸铋为载体，所述暴露(040)晶面和(110)晶面的十面体钒酸铋中(040)晶面上选择性的修饰有硅酸银纳米粒子。

本发明硅酸银/(040)钒酸铋直接Z型光催化剂的制备方法是按以下步骤进行：

一、在超声的条件下将三氧化二铋和五氧化二钒粉末加入到硝酸溶液中，所得混合液在室温下搅拌48h～144h，所得黄色产物先采用乙醇清洗3～5次，再采用去离子水清洗3～5 次，放入真空干燥箱干燥，最终得到十面体钒酸铋；所述三氧化二铋和五氧化二钒粉末的摩尔比为1:(0.4～0.8)，所述硝酸溶液的浓度为0.5mol/L～0.7mol/L；所述三氧化二铋与硝酸溶液的摩尔比为1:(0.025～0.035)；