本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種模板法合成單斜相介孔釩酸鉍的方法。先按硝酸：乙醇：硝酸鉍=1:2.8~28:0.2~1質(zhì)量份數(shù)量取，超聲混合得到硝酸鉍溶液。再量取硝酸：乙醇：偏釩酸銨=1:2.8~28:0.05~0.25質(zhì)量份數(shù)，超聲混合得到偏釩酸銨溶液。將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到混合溶液，然后加入二氧化硅氣凝膠微球作為模板，抽真空使混合溶液充分注入模板中，在60~110℃下反應(yīng)6~24h后得到固體產(chǎn)物。最后在管式爐中，按0.5~10℃·min-1的升溫速率將固體產(chǎn)物加熱至160~400℃，煅燒2~24h，自然降至室溫后，用氫氧化鈉溶液除去模板，得到孔徑分布均勻（10~20nm）的單斜相介孔釩酸鉍。本發(fā)明專利技術(shù)工藝簡單易控，環(huán)境友好，所得單斜相介孔釩酸鉍在可見光范圍內(nèi)具有良好的光催化性能。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及，用該方法可制得孔徑分布均勻的單斜相介孔釩酸鉍。該方法具有環(huán)境友好、條件溫和，工藝簡單易控的特點，所得單斜相介孔釩酸鉍在可見光范圍內(nèi)具有良好的光催化性能。
技術(shù)介紹
光催化技術(shù)是一種解決環(huán)境和能源問題的有效途徑。通過將太陽能轉(zhuǎn)化為潔凈氫能的光解水技術(shù)能解決化石能源枯竭的危機，而且光催化降解清除有毒有機污染物將能經(jīng)濟有效地解決環(huán)境問題。早在1972年，日本科學家Fujishim a和Honda就發(fā)現(xiàn)了 TiO2在紫外光光照下使水分解產(chǎn)生氫氣和分解其它物質(zhì)。但由于TiO2材料的禁帶寬度較寬，僅在紫外光范圍內(nèi)有響應(yīng)，而紫外光范圍內(nèi)的能量不到太陽光總能量的5%，這嚴重限制了 TiO2M料在光催化領(lǐng)域的進一步實際應(yīng)用。因此，開發(fā)新型窄帶光催化劑成為目前一個新的研究熱點。單斜白鎢礦結(jié)構(gòu)的釩酸鉍(BiVO4)具有良好的可見光催化分解水和降解有機污染物的能力。從太陽能的利用效率來看，BiVO4是一種極具應(yīng)用前景的可見光光催化材料。近年來，BiVO4的制備方法已有較多報道。例如“一種微波水熱法合成單斜相釩酸鉍光催化劑粉體的方法”(中國專利技術(shù)專利，申請?zhí)?01110136863. 8)、“一種制備花狀BiVO4的表面活性劑輔助醇-水熱法”(中國專利技術(shù)專利，申請?zhí)?00910243645. 7)、“一種釩酸鉍粉體及其制備方法”(中國專利技術(shù)專利，申請?zhí)?00810048418. 4)、“具有可見光催化降解污染物性能的表面疏水性釩酸鉍的合成方法”(中國專利技術(shù)專利，申請?zhí)?01010144955. 6)等。但是這些方法所制得的釩酸鉍大多為粉體，缺少孔結(jié)構(gòu)，導致其光催化效率不高，限制了釩酸鉍在可見光光催化降解污染物領(lǐng)域的進一步應(yīng)用。“一種制備橄欖球狀介孔BiVO4的有機溶劑-水熱法”(中國專利技術(shù)專利，申請?zhí)?00910243646.1)報道了通過有機溶劑-水熱法制備介孔結(jié)構(gòu)BiVO4的方法，但水熱法存在設(shè)備要求高、技術(shù)難度大以及安全性能差等不足。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于公開一種工藝簡單、操作簡便、設(shè)備要求低的單斜相介孔釩酸鉍的制備方法。為了達到上述目的，本專利技術(shù)以硝酸鉍和偏釩酸銨為原料，以二氧化硅氣凝膠微球為模板，通過模板法制備單斜相介孔釩酸鉍。具體的工藝是按如下幾個步驟進行的第一步，硝酸鉍溶液和偏釩酸銨溶液的制備按硝酸乙醇硝酸鉍=1:2. 8^28:0. 2^1的質(zhì)量份數(shù)量取，超聲30min得到硝酸鉍溶液。量取硝酸乙醇偏釩酸銨=1:2. 8 28:0. 05、. 25質(zhì)量份數(shù)，超聲IOmin得到偏釩酸銨溶液。第二步，釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球復合物的制備將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中偏釩酸銨和硝酸鉍的質(zhì)量份數(shù)比為1:4。先將二氧化硅氣凝膠微球置于容器中抽真空，然后在容器中緩慢滴加偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中二氧化硅氣凝膠微球和硝酸鉍的質(zhì)量份數(shù)比為1:4，在溫度為6(Tll(TC下反應(yīng)6 24h，得到四方相釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球的復合物。將該復合物放在管式爐中，空氣氣氛，按0. 5^100C miiT1的升溫速率加熱至16(T400°C煅燒2 24h，自然降溫至室溫后，制得單斜相釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球的復合物。第三步，介孔釩酸鉍的制備將單斜相釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球的復合物置于2mol/L氫氧化鈉溶液中浸泡24h，除去二氧化硅氣凝膠微球模板，其中氫氧化鈉溶液和二氧化硅氣凝膠微球的質(zhì)量份數(shù)為1.5 :1。然后分別用水、乙醇洗滌，于4(ri00°C干燥2 12h得到單斜相介孔釩酸鉍。 上述所用的二氧化硅氣凝膠微球為自制材料(甘禮華，劉明賢，龐穎聰，徐子頡，郝志顯，陳龍武.新型納米多孔SiO2氣凝膠微球材料的制備.無機化學學報，2006，22(9) : 1740-1744.)，制備工藝如下將IOmL的硅溶膠，4mL硝酸水溶液(5wt%)和16mL乙醇混合后攪拌，直至形成均勻溶液。然后將25mL上述混合液滴加到由IOOmL正庚烷，5mL正丁醇和0. 07g非離子表面活性劑(吐溫85與司班80，二者質(zhì)量比為0. 10)所組成的油相中攪拌30min，滴加4mL氨水(5wt%)，這時微球狀的SiO2凝膠粒子會在燒瓶底部析出，然后進行固液分離。將SiO2凝膠微球用丙酮洗滌多次，然后在60°C下以乙醇中浸泡以交換出殘留溶劑。然后用正硅酸乙酯的乙醇溶液(正硅酸乙酯乙醇=1:3體積比)在60°C下浸泡；最后用乙醇溶液浸泡以替換殘余的正硅酸乙酯。將經(jīng)過上述處理的凝膠微球于70°C下常壓干燥，即得到SiO2氣凝膠微球。其它原料均為市售工業(yè)級產(chǎn)品。本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點1.本專利技術(shù)提供了一種制備單斜相介孔釩酸鉍的方法。目前制備的釩酸鉍大多為粉體材料，缺少孔結(jié)構(gòu)，導致其光催化效率不高。本專利技術(shù)通過模板法制備的釩酸鉍具有介孔結(jié)構(gòu)，孔徑分布在l(T20nm，可以將污染物吸附在催化劑內(nèi)部，另外豐富的孔結(jié)構(gòu)有利于可見光的透過，有助于提高釩酸鉍的光催化活性。2.本專利技術(shù)通過模板法來制備單斜相介孔釩酸鉍。該方法克服了水熱法制備介孔釩酸鉍時存在設(shè)備要求高、技術(shù)難度大以及安全性能差等不足，具有工藝簡單、操作簡便、設(shè)備要求低的優(yōu)點。3.本專利技術(shù)方法制得的單斜相介孔釩酸鉍具有良好的光催化性能。將其應(yīng)用于污水染料羅丹明B處理時，在可見光光照150min后，降解率高達90%以上。具體實施例方式實施例1:第一步，硝酸鉍溶液和偏釩酸銨溶液的制備按硝酸乙醇硝酸鉍=1:28:0. 2的質(zhì)量份數(shù)量取，超聲30min得到硝酸鉍溶液。量取硝酸乙醇偏f凡酸銨=1:28:0. 05質(zhì)量份數(shù),超聲IOmin得到偏f凡酸銨溶液。第二步，釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球復合物的制備將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中偏釩酸銨和硝酸鉍的質(zhì)量份數(shù)比為1:4。先將二氧化硅氣凝膠微球置于容器中抽真空， 然后在容器中緩慢滴加偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中二氧化硅氣凝膠微球和硝酸鉍的質(zhì)量份數(shù)比為1:4，在溫度為60°C下反應(yīng)24h，得到四方相釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球的復合物。將該復合物放在管式爐中，空氣氣氛，按O. 50C · HiirT1的升溫速率加熱至160°C 煅燒24h，自然降溫至室溫后，制得單斜相釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球的復合物。第三步，介孔釩酸鉍的制備將單斜相釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球的復合物置于2mol/L氫氧化鈉溶液中浸泡24h，除去二氧化硅氣凝膠微球模板，其中氫氧化鈉溶液和二氧化硅氣凝膠微球的質(zhì)量份數(shù)為1. 5 :1。然后分別用水、乙醇洗滌，于40°C干燥12h得到單斜相介孔釩酸鉍。本專利技術(shù)所用的二氧化硅氣凝膠微球均為自制材料(甘禮華，劉明賢，龐穎聰， 徐子頡，郝志顯，陳龍武.新型納米多孔SiO2氣凝膠微球材料的制備.無機化學學報，2006，22(9) : 1740-1744.)，制備工藝如下將IOmL的硅溶膠，4mL硝酸水溶液(5wt%)和 16mL乙醇混合后攪拌，直至形成均勻溶液。然后將25mL上述混合液滴加到由IOOmL正庚烷， 5mL正丁醇和O. 07g非離子表面活性劑(吐溫85與司班80，二者質(zhì)量比為O. 10)所組成的油相中攪拌30min，滴加4mL氨水(5wt%)，這時微球狀的SiO2本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種模板法合成單斜相介孔釩酸鉍的方法，其特征在于：第一步，硝酸鉍溶液和偏釩酸銨溶液的制備按硝酸：乙醇：硝酸鉍=1:2.8~28:0.2~1質(zhì)量份數(shù)量取，超聲30min得到硝酸鉍溶液；量取硝酸：乙醇：偏釩酸銨=1:2.8~28:0.05~0.25質(zhì)量份數(shù)，超聲10min得到偏釩酸銨溶液；第二步，釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球復合物的制備將偏釩酸銨溶液緩慢滴加至硝酸鉍溶液中，得到偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液，其中偏釩酸銨:硝酸鉍=1:4質(zhì)量份數(shù)；將二氧化硅氣凝膠微球置于容器中抽真空，然后將偏釩酸銨與硝酸鉍的混合溶液緩慢滴加到容器中，其中二氧化硅氣凝膠微球:硝酸鉍=1:4質(zhì)量份數(shù)，在溫度為60~110℃下反應(yīng)6~24h，得到四方相釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球的復合物；將該復合物放在管式爐中，空氣氣氛，按0.5~10℃·min?1的升溫速率加熱至160~400℃煅燒2~24h，自然降溫至室溫后，制得單斜相釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球的復合物；第三步，介孔釩酸鉍的制備將單斜相釩酸鉍與二氧化硅氣凝膠微球的復合物置于2mol/L氫氧化鈉溶液中浸泡24h，除去二氧化硅氣凝膠微球模板，其中氫氧化鈉溶液:二氧化硅氣凝膠微球=1.5：1質(zhì)量份數(shù)；然后依次分別用水、乙醇洗滌，于40~100℃干燥2~12h得到單斜相介孔釩酸鉍；上述所用的二氧化硅氣凝膠微球為自制材料；其它原料均為市售工業(yè)級產(chǎn)品。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉明賢，姚明明，甘禮華，
申請(專利權(quán))人：同濟大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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