一种BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于光催化材料技术领域，具体涉及一种BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料及其制备方法和应用。所述光催化材料是由BiVO4与AgIO3复合而成。本发明专利技术是以硝酸银、碘酸钾、钒酸铵、硝酸铋为原料，利用水热法和沉淀法，得到具有较好的可见光响应的AgIO3/BiVO4异质结光催化材料，可用于在可见光下光催化降解废水中的有机染料和抗生素。本发明专利技术涉及的制备方法工艺简单、易于控制、成本低廉；制备的AgIO3/BiVO4异质结光催化材料，其可见光催化活性比AgIO3和BiVO4均有显著提高，光电流更大，较好的提高了其可见光催化活性和稳定性，对水体中的抗生素如四环素和染料如罗丹明B具有较好的降解效果，可进一步拓展其在挥发性有机废气光催化降解中的应用。

BiVO4/AgIO3 heterojunction nanometer photocatalytic material and its preparation method and Application

The invention belongs to the technical field of photocatalytic materials, in particular to a BiVO4/AgIO3 heterojunction nanometer photocatalytic material and a preparation method and application thereof. The photocatalytic material is made up of BiVO4 and AgIO3. The present invention is based on silver nitrate, potassium iodate, ammonium vanadate and bismuth nitrate as raw materials. By hydrothermal method and precipitation method, the AgIO3/BiVO4 heterojunction photocatalytic material with better visible light response is obtained, which can be used for photocatalytic degradation of organic dyes and antibiotics in wastewater under visible light. The preparation method of the present invention is simple, easy to control and low cost; the prepared AgIO3/BiVO4 heterojunction photocatalytic material has higher visible photocatalytic activity than AgIO3 and BiVO4, higher photocurrent, better visible photocatalytic activity and stability, and antibiotics such as tetracycline and tetracycline in water. Dye such as rhodamine B has good degradation effect, which can further expand its application in photocatalytic degradation of VOCs.

【技术实现步骤摘要】
一种BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料及其制备方法和应用
本专利技术属于光催化材料
，具体涉及一种BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
光催化技术是一种清洁的光能利用物质转化技术，它的应用领域包括光解水制氢、降解水体中的有机污染物、降解空气中的挥发性有机物(VOCs)以及模拟植物光合作用过程等。借助半导体材料实现光催化反应的技术得到越来越广泛的关注，半导体材料在光照下能产生电子-空穴对，一部分电子和空穴在体相内或表面相遇而复合，另一部分电子迁移到半导体表面具有较强的还原能力，可以与吸附的氧结合，生成具有强氧化性的自由基；而迁移到半导体表面的空穴则具有较强的氧化能力，可以与吸附在半导体表面的O2和H2O结合，形成诸如·OH、·HO2、H2O2和·O2-的强氧化性的自由基，这些自由基可以直接与反应物发生作用并将其氧化分解，不产生二次污染。而在半导体光催化技术中，缩小禁带宽度提高光量子的利用率使半导体的可见光响应性能改善，以及避免光生电子空穴的复合是提高光催化效率的关键。众所周知，Bi系半导体催化剂是一类重要的具有可见光响应性能的光催化剂。其中，n-型BiVO4半导体因具有约2.3eV的禁带宽度而使其具有较好的可见光光催化效果，但单独的BiVO4光催化剂的光生电子空穴的分离效率较差而限制了其最终的光催化效率。另外据报道，正交晶系的碘酸银由于其较宽的禁带宽度而在紫外区有较好的光催化效果和光生电子-空穴分离效率。目前尚未有AgIO3/BiVO4异质结光催化剂的报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料及其制备方法和应用，将BiVO4与AgIO3进行杂化，形成复合光催化剂，拓展了其在光催化领域的应用。本专利技术是这样实现的：本专利技术首先提供了一种BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料，是由BiVO4与AgIO3复合而成。其中，AgIO3与BiVO4的复合比例为20％-80％，该复合比例为摩尔比，其表示的含义为AgIO3占BiVO4的摩尔量比。更优选地，AgIO3与BiVO4的复合比例为40％。进一步地，所述BiVO4是以钒酸铵、硝酸铋为原料，利用水热法合成。进一步地，所述AgIO3是以硝酸银、碘酸钾为原料，利用沉淀法合成。本专利技术还提供了上述光催化材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将钒酸铵溶解于氢氧化钠溶液中，得到溶液A；另取五水硝酸铋溶解于浓硝酸，得到溶液B；将溶液B逐滴加入溶液A中，超声波处理使其混合均匀，后调节混合液的pH值为7，继续搅拌均匀，将其移入聚四氟乙烯高压反应釜中，180℃反应24h后，将产物经蒸馏水和乙醇洗涤过滤后干燥得到BiVO4；(2)将硝酸银溶解于蒸馏水，加入步骤(1)合成的BiVO4，搅拌均匀，将碘酸钾溶液在持续搅拌的条件下加入其中，继续搅拌2h，将产物经蒸馏水和乙醇洗涤过滤干燥后得到BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料。最后本专利技术提供了所述光催化材料的应用，用于在可见光下光催化降解废水中的有机染料、抗生素。所述有机染料包括罗丹明B。所述抗生素包括四环素。本专利技术涉及的AgIO3和BiVO4在独自参与可见光光催化降解反应时均不能取得较好的效果，其在40分钟内的对废水中染料的降解率均不足10％，但将AgIO3和BiVO4进行复合后，在AgIO3与BiVO4的复合比为20％-100％较宽的范围内均能获得较好的光催化效果，当AgIO3:BiVO4＝40％时，在25min内对有机染料的降解率达到100％。因此将该异质结产品应用于光催化领域具有重大的意义，具体表现在：(1)本专利技术涉及的制备方法工艺简单、易于控制、成本低廉；(2)本专利技术制备的AgIO3/BiVO4异质结光催化材料经过紫外可见漫反射的测试，其光响应向可见光区移动，其可见光催化活性比AgIO3和BiVO4均有显著提高。(3)本专利技术制备的AgIO3/BiVO4异质结光催化剂在光电流测试中与AgIO3和BiVO4相比，光电流更大，其特殊的异质结结构加快了光生载流子的分离，减小了光生电子-空穴的复合几率，较好的提高了其可见光催化活性和稳定性，可进一步拓展其在挥发性有机废气光催化降解中的应用。(4)本专利技术制备的AgIO3/BiVO4异质结光催化剂对水体中的抗生素如四环素也具有一定的降解效果。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术所制备样品的X-射线衍射(XRD)图谱，图中横坐标为2θ(角度)，单位为度(°)；纵坐标为Intensity(强度)，单位为a.u.(绝对单位)；图2为本专利技术所制备样品的扫描电子显微镜(FESEM)图；图3为本专利技术所制备的样品的紫外可见漫反射光谱(UV-DRS)图，其中横坐标为Wavelength(波长)，单位为nm(纳米)，纵坐标为Absorbance(吸光度)，单位为a.u.(绝对单位)；图4为本专利技术所制备的样品的(αhν)1/2vs.hν谱图，其中横坐标为hν，单位是eV(电子伏特)，纵坐标是(αhν)0.5，单位为无量纲；图5为本专利技术所制备的样品光催化降解罗丹明B(RhB)随时间变化的曲线，取样间隔为5min不同比例的异质结的光催化图，横坐标为Time(时间)，单位是min(分钟)，纵坐标为C/C0，C0为反应开始前罗丹明的初始浓度，C为取样时间下罗丹明的浓度；图6为本专利技术所制备的AgIO3：BiVO4＝40％的样品对罗丹明B的光催化降解谱图，横坐标为Wavelength(波长)，单位是nm(纳米)，纵坐标是Absorbtanc(吸光度)，单位是a.u.(绝对单位)。图7为本专利技术所制备的AgIO3：BiVO4＝40％的样品的对四环素的光催化降解谱图。具体实施方式实施例1本专利技术的制备方案：将2.3g钒酸铵溶解于20ml的氢氧化钠溶液中，得到溶液A；另量取9.7g五水硝酸铋溶解于20ml浓硝酸，得到溶液B；将溶液B逐滴加入溶液A中，超声波处理25min后调混合液的pH值为7，磁力搅拌30min，将其移入100ml的聚四氟乙烯高压反应釜中，180℃反应24h后，将产物经蒸馏水和乙醇洗涤过滤后于80℃干燥12h得到BiVO4的光催化剂。以合成的BiVO4光催化剂为基准，按物质的量比为0.4:1称取合成AgIO3时所需的硝酸银和碘酸钾。将称量好的硝酸银溶解于20ml的蒸馏水，加入BiVO4，磁力搅拌30min，将溶解于20ml蒸馏水的碘酸钾在持续搅拌的条件下持续加入其中，继续搅拌2h，将产物经蒸馏水和乙醇洗涤过滤后于80℃干燥12h得到AgIO3/BiVO4异质结光催化剂。图1为AgIO3、BiVO4以及合成的AgIO3/BiVO4异质结光催化剂样品的XRD谱图。A曲线为BiVO4单体样品的XRD谱图，其衍射峰的位置分别与标准卡(JCPDSNO.14-0688)完全吻合，未出现任何杂质相，可以确定制备的样品为纯的BiVO4。B曲线为AgIO3单体样品的XRD谱图，其衍射峰与标准的(JCPDSNO.71-1928)正交晶系AgIO3相对应且没有杂相衍射峰出现，表明所制备的样品为纯的AgIO3。图中C、D、E曲线为制备的AgIO3/BiVO4异质结光催化剂，图谱中包含了单体AgIO3和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料，其特征在于：所述光催化材料是由BiVO4与AgIO3复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料，其特征在于：所述光催化材料是由BiVO4与AgIO3复合而成。2.根据权利要求1所述的BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料，其特征在于：AgIO3与BiVO4的复合比例为20％-80％。3.根据权利要求2所述的BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料，其特征在于：AgIO3与BiVO4的复合比例为40％。4.根据权利要求1所述的BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料，其特征在于：所述BiVO4是以钒酸铵、硝酸铋为原料，利用水热法合成。5.根据权利要求1所述的BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料，其特征在于：所述AgIO3是以硝酸银、碘酸钾为原料，利用沉淀法合成。6.如权利要求1-5中任意项所述的BiVO4/AgIO3异质结纳米光催化材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将钒酸铵溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敏毅，林国良，宋旭春，谢宇昕，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35