一種具有可見光活性的BixCe1-xVO4納米棒，其是由摩爾比為Bi(NO3)3·5H2O：Ce(NO3)3·6H2O：NH4VO3＝x：1-x：1(0＜x＜1)經(jīng)水熱反應(yīng)獲得的微觀結(jié)構(gòu)為棒狀淺黃色納米級復(fù)合物；其制備方法主要是：Bi(NO3)3·5H2O與Ce(NO3)3·6H2O及水混勻?yàn)锳溶液；向NH4VO3加入水在60℃的水浴中溶解得到B液體；將A溶液滴加到B溶液后，于120～200℃下水熱反應(yīng)1～6h，將沉淀物清洗，干燥，然后在300℃～800℃下煅燒12～48h，得到的淺黃色粉末狀物質(zhì)即為BixCe1-xVO4納米棒。本發(fā)明專利技術(shù)BixCe1-xVO4納米棒的比表面積大，吸附能力強(qiáng)；具有更好的可見光吸收性能，對光催化氧化降解有機(jī)污染物有很大的提高；而且BixCe1-xVO4納米棒的制備方法比較簡單，易于操作。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于治理環(huán)境污染的半導(dǎo)體光催化劑及制備方法。
技術(shù)介紹
能源危機(jī)和環(huán)境問題已是人類必須要面臨的兩個嚴(yán)峻問題，如何有效的控制和治理各種化學(xué)污染物對環(huán)境的污染是環(huán)境綜合治理中的重點(diǎn)。近些年，作為高級氧化技術(shù)之一的半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)，正受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研宄，這種技術(shù)可以以太陽能作為能源來降解環(huán)境中的污染物，有效地利用太陽能，降低人們的能源利用。半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)始于日本科學(xué)家Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)受光福照的T12單晶電極可以將H2O分解，利用1102半導(dǎo)體光催化劑將光能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能就成為半導(dǎo)體光催化領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)。然而，銳鈦礦型T12的禁帶寬度為3.2eV，其激發(fā)波長為387.5nm，屬于太陽光中的紫外光范圍。而對于太陽能，其主要能量集中于400?600nm的可見光范圍，這大大減少了 1102半導(dǎo)體光催化劑的效率，因此，開發(fā)出對可見光響應(yīng)的新型的半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體光催化劑研宄的重點(diǎn)內(nèi)容之一。在眾多的新開發(fā)的半導(dǎo)體光催化劑中，研宄者開發(fā)了釩酸鹽化合物，發(fā)現(xiàn)該類催化劑具有較小的禁帶寬度，能充分的利用太陽光，是一類有前景的光催化劑。但是隨著研宄的深入，大多數(shù)的釩酸鹽化合物出現(xiàn)穩(wěn)定性差，易光腐蝕，限制了其發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種不僅具有可見光響應(yīng)的、對有機(jī)污染物具有降解能力而且穩(wěn)定性好、不易腐蝕的具有可見光活性的BixCei_xV04。本專利技術(shù)主要是通過改進(jìn)催化劑成分及制備方法來實(shí)現(xiàn)上述目的。一、本專利技術(shù)的 BixCe1-JO4納米棒是由 Bi (NO 3) 3.5Η20 與 Ce (NO3) 3.6Η20 及 NH4VO3按摩爾比即 Bi (NO3) 3.5H20 -Ce(NO3)3.6H20:NH4VO3= χ:1-χ:1(0 < χ < I)經(jīng)水熱反應(yīng)獲得的微觀結(jié)構(gòu)為棒狀淺黃色納米級復(fù)合物(簡稱BixCehVO4納米棒)。二、BixCe1JO4納米棒的制備方法具體如下:1、將Bi (NO3)3.5Η20與Ce (NO3)3.6Η20按上述摩爾比及水混合并攪勻，加入水的摩爾量與Bi (勵3)3*5!120和〇6(勵3)3*6!120摩爾之和比為I:0.003，即水摩爾量:Bi (NO3)3.5Η20與Ce (NO3) 3.6Η20摩爾之和=1:0.003，最好超聲分散15?60min，得A溶液；2、取與Bi (NO3) 3.5H20和Ce (NO3) 3.6H20摩爾之和相等摩爾的NH4VO3加入水的摩爾量與NH4VO3摩爾之比為1:0.003，即水摩爾量:NH4VO3摩爾量=1:0.003，在60°C下的水浴中攪拌溶解，得到黃色澄清的B溶液；3、在攪拌條件下將步驟I的A溶液滴加到步驟2的B溶液中，至全部溶解后，將溶液移入內(nèi)襯聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，在壓力133.7-161.lkPa、溫度120?200°C下水熱反應(yīng)I?6h，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻；4、分離步驟3獲得的沉淀物，將沉淀物用去離子水和無水乙醇反復(fù)清洗，并在60°C下干燥，得到無定形納米BixCehVO4;5、將干燥后的無定形納米BixCe1-JO4W 10 °C /min升溫至300°C?800 °C，并在300°C?800°C下煅燒12?48h，得到的淺黃色粉末狀物質(zhì)即為BixCei_xV04m米棒。本專利技術(shù)中采用Bi鹽和Ce鹽形成共溶體，提高了窄帶半導(dǎo)體BiVO4*生電子和空穴的分離效率，同時通過控制水熱反應(yīng)時間以及水熱反應(yīng)溫度，形成大比表面積的棒狀形貌，使得制備的材料具有較大的比表面積，有利于污染物的吸附降解。本專利技術(shù)BixCe1-JO4納米棒的使用方法:1、催化降解氣相污染物，具體作法如下:將BixCei_xV04m米棒放入反應(yīng)器內(nèi)，將惰性氣體以流速20?lOOml/min通入反應(yīng)器吹掃至系統(tǒng)穩(wěn)定，將污染物以流速I?10 μ L/h通入反應(yīng)器10?60min后將進(jìn)、出氣口關(guān)閉，保持反應(yīng)器密封，將反應(yīng)器置于暗態(tài)使氣相的污染物在BiV04/Ti02納米棒固態(tài)表面吸附0.5?3h，然后開啟氙燈進(jìn)行光催化反應(yīng)，4?6h后關(guān)閉氙燈。所述污染物為苯、甲苯、乙苯及甲醛等。2、催化降解液相污染物，具體做法如下:將BixCei_xV04納米棒與污染物按質(zhì)量比10-50:1溶于置有污染物溶液中，超聲分散30min，然后在黑暗中磁力攪拌30min，攪拌完畢先取2mL溶液在3000r/min下離心5min后測吸光度，然后以氙燈為光源進(jìn)行照射，每20min取樣一次進(jìn)行離心，然后測吸光度，通過吸光度計(jì)算污染物的含量。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):①BixCe1-JO4納米棒的比表面積大，吸附能力強(qiáng)；②BixCei_xV04m米棒與現(xiàn)有技術(shù)中的二氧化鈦納米棒相比，具有更好的可見光吸收性能，對光催化氧化降解有機(jī)污染物有很大的提高；③BixCehVO4納米棒的制備方法比較簡單，易于操作，適于工業(yè)生產(chǎn)。【附圖說明】圖1為實(shí)施例1中的BixCei_xV04m米棒放大倍數(shù)8000倍的掃描電鏡圖。圖2為實(shí)施例1中的BixCei_xV04納米棒紫外-可見漫反射圖。圖3為實(shí)施例1中的BixCei_xV04m米棒與現(xiàn)有技術(shù)中的T12納米棒光催化降解苯降解圖。圖4為實(shí)施例1中的BixCei_xV04m米棒與Ti02光催化降解羅丹明B效果對比圖。【具體實(shí)施方式】下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本專利技術(shù)，但不以任何方式限制本專利技術(shù)。實(shí)施例1將1.84g Bi(NO3)3.5Η20 和 1.63g Ce (NO3) 3.6Η20 粉末溶于 50mL 水中，室溫下攪拌30min，超聲30min，得A溶液；向0.88g的NH4VO3加入50mL水，在60°C的水浴中溶解，攪拌30min，得B溶液。將A溶液在攪拌下滴加入到B溶液中，得到黃色澄清的液體。將混合后的溶液轉(zhuǎn)移至內(nèi)襯聚四氟乙烯的120mL高壓釜中，在147.4kPa，溫度160°C下水熱反應(yīng)3h，自然冷卻至室溫。離心并收集底部淺黃色沉淀物，依次用去離子水、乙醇清洗沉淀物，將沉淀物在60°C干燥箱中干燥后，研磨為細(xì)小顆粒。將干燥后的樣品，以10°C /min升溫至500°C，在500°C下煅燒24h，得到的淺黃色粉末狀物質(zhì)即為Bia5Ce0.^04納米棒，從圖1上可以清楚顯示Bi。.5Ce0.^04納米棒，從圖2上可以看出，在400-800nm可見光范圍內(nèi)Bi 0.5Ce0.5V04納米棒有較強(qiáng)的吸光率。實(shí)施例2將0.34g Bi(NO3)3.5H20 和 2.61g Ce (NO3) 3.6H20 粉末溶于 50mL 水中，室溫下攪拌30min，超聲15min，得A溶液；向0.88g的NH4VO3加入50mL水，在60°C的水浴中溶解，攪拌30min當(dāng)前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有可見光活性的BixCe1?xVO4納米棒，其特征在于：其是由Bi(NO3)3·5H2O與Ce(NO3)3·6H2O及NH4VO3按摩爾比即Bi(NO3)3·5H2O：Ce(NO3)3·6H2O：NH4VO3＝x：1?x：1(0＜x＜1)經(jīng)水熱反應(yīng)獲得的微觀結(jié)構(gòu)為棒狀淺黃色納米級復(fù)合物。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄒學(xué)軍，魏裕庭，董玉瑛，
申請(專利權(quán))人：大連民族學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21
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