一种具有可见光活性的BiVO4/TiO2复合纳米棒，其是由TiO2纳米棒与BiVO4按质量比1：0.25～0.75经水热反应获得的浅黄色纳米级复合物，其制备方法主要是：将TiO2纳米棒与BiVO4制成悬浮液，于120～200℃下水热反应12～36h，将沉淀物用反复清洗，干燥，将干燥后的沉淀物在500℃下煅烧3～8h，得到的浅黄色粉末状物质即为BiVO4/TiO2复合纳米棒。该BiVO4/TiO2复合纳米棒作为催化降解污染物的应用。本发明专利技术BiVO4/TiO2复合纳米棒的比表面积大，吸附能力强；与现有技术中的二氧化钛纳米棒相比，具有更好的可见光吸收性能，对光催化氧化降解有机污染物有很大的提高；而且BiVO4/TiO2复合纳米棒的制备方法比较简单，易于操作，适于工业生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于治理环境污染的半导体光催化剂及制备和应用。
技术介绍
随着人类社会的不断发展进步，能源危机和环境问题已是21世纪人类必须要面临的两个严峻挑战，如何有效的控制和治理各种化学污染物对环境的污染是环境综合治理中的重点。近些年，半导体光催化氧化技术，作为高级氧化技术之一，正受到国内外学者的广泛研究，这种技术可以以太阳能作为能源来降解环境中的污染物，有效的利用太阳能，降低人们的能源利用。半导体光催化氧化技术始于日本科学家Fujishima和Honda发现受光辐照的TiO2单晶电极可以将H2O分解，利用TiO2半导体光催化剂将光能转化为电能和化学能就成为半导体光催化领域的研究热点。目前，TiO2半导体光催化剂主要可以用于降解有机污染物、除臭、杀菌、自清洁等方面。然而，锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV，其激发波长为387.5nm，属于太阳光中的紫外光范围。而对于太阳能，其主要能量集中于400～600nm的可见光范围，这大大减少了TiO2半导体光催化剂的效率，因此，如何实现TiO2半导体光催化剂的可见光活性，高效利用太阳光中的可见光是TiO2半导体光催化剂研究的重点内容之一。TiO2纳米棒，虽然具有较大的比表面积，因而具有较强的吸附性能，有助于进一步提高TiO2的光催化性能，但是，光生载流子比颗粒状更容易从离子内部迁移到表面，从而提高了光生电子-空穴的分离效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能有效提高TiO2对可见光的响应，降低光生电子-空穴的复合，提高对有机污染物降解能力的一种具有可见光活性的BiVO4/TiO2复合纳米棒及制备和应用。本专利技术主要是通过改进制备方法合成半导体催化剂BiVO4/TiO2复合纳米棒，该BiVO4/TiO2复合纳米棒可有效地提高对有机污染物的光降解能力。一、BiVO4/TiO2复合纳米棒是由TiO2纳米棒与BiVO4按质量比1：0.25～0.75经水热反应获得的浅黄色纳米级复合物。二、BiVO4/TiO2复合纳米棒的制备方法具体如下：1、将TiO2纳米棒与BiVO4按质量比1：0.25～0.75及水混匀呈悬浮液，加入水的质量与BiVO4的质量比为43：1，最好超声分散15～60min；2、将步骤1的悬浮液移入内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在1.32～1.59atm、120～200℃下水热反应12～36h，反应结束后，自然冷却；3、分离步骤2获得的沉淀物，将沉淀物用去离子水和无水乙醇反复清洗，并在60℃下干燥，得到无定形BiVO4/TiO2；4、将干燥后的无定形BiVO4/TiO2以10℃/min升温至500℃，在500℃下煅烧3～8h，得到的浅黄色粉末状物质即为BiVO4/TiO2复合纳米棒。本专利技术中采用窄带半导体BiVO4和TiO2复合，制备的BiVO4/TiO2复合纳米棒材料中BiVO4与TiO2之间形成异质结构，有利于TiO2向可见光扩展，同时通过控制水热反应时间以及水热反应温度，形成大比表面积的棒状形貌，使得制备的材料具有较大的比表面积，有利于污染物的吸附降解。本专利技术所述具有可见光活性的BiVO4/TiO2复合纳米棒，能作为催化降解污染物应用，具体作法如下：将BiVO4/TiO2复合纳米棒放入反应器内，将惰性气体以流速20～100ml/min通入反应器吹扫至系统稳定，将污染物以流速1～10μL/h通入反应器10～60min后将进、出气口关闭，保持反应器密封，将反应器置于暗态使气相的污染物在BiVO4/TiO2复合纳米棒固态表面吸附0.5～3h，然后开启氙灯进行光催化反应，4～6h后关闭氙灯。所述污染物为苯、甲苯、乙苯及甲醛等。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：①BiVO4/TiO2复合纳米棒的比表面积大，吸附能力强；②BiVO4/TiO2复合纳米棒与现有技术中的二氧化钛纳米棒相比，具有更好的可见光吸收性能，对光催化氧化降解有机污染物有很大的提高；③BiVO4/TiO2复合纳米棒的制备方法比较简单，易于操作，适于工业生产。附图说明图1为实施例1中的BiVO4/TiO2复合纳米棒放大倍数30000倍的扫描电镜图。图2为实施例1中的BiVO4/TiO2复合纳米棒与/TiO2纳米棒紫外-可见漫反射图。图3为实施例1中的BiVO4/TiO2复合纳米棒与现有技术中的TiO2纳米棒光催化降解甲苯降解图。具体实施方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1①TiO2纳米棒的制备：将3g TiO2粉末溶于10M NaOH 100mL溶液中，室温下搅拌30min后呈乳白色液体，将此溶液转移至内衬聚四氟乙烯的120mL高压釜中，在180℃下水热反应48h，自然冷却至室温。离心并收集底部白色沉淀物，依次用1M HNO3、去离子水、乙醇清洗样品，使溶液为中性后，将样品在80℃干燥箱中干燥后，研磨为细小颗粒。②BiVO4/TiO2复合纳米棒的制备：将0.09g NH4VO3加入到5.15mL去离子水中，形成NH4VO3溶液，在水浴中加热并持续搅拌；另将0.37g Bi(NO3)3·5H2O加入到5.15mL去离子水中，形成铋盐溶液，搅拌10min后，将铋盐溶液加入到NH4VO3溶液中，持续搅拌30min后，形成黄色悬浊液。根据BiVO4占TiO225％的质量比，将质量为1g的TiO2加入悬浊液中，搅拌30min。将悬浊液移入120mL内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在1.45atm、160℃下水热反应24h。反应结束后，自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇反复清洗，在60℃下干燥，得到BiVO4/TiO2复合材料。将BiVO4/TiO2干燥后，以10℃/min升温至500℃，在500℃下煅烧4h，得到的浅黄色粉末状物质即为BiVO4/TiO2复合纳米棒，从图1上可以清楚显示BiVO4/TiO2复合纳米棒，从图2上可以看出，在400-600nm可见光范围内BiVO4/TiO2复合纳米棒的强度远远大于TiO2纳米棒的强度，因此这样便大大提高了BiVO4/TiO2复合纳米棒半导体催化剂的催化效率。实施例2重复实施例1的①TiO2纳米棒的制备。②BiVO4/TiO2复合纳米棒的制备：将0.18g NH4VO3加入到10.30mL去离子水中，形成NH4VO3溶液，在水浴中加热并持续搅拌；另将0.75g Bi(NO3)3·5H2O加入到10.30mL去离子水中，形成铋盐溶液，搅拌10min后，将铋盐溶液加入到NH4VO3溶液中，持续搅拌30min后，形成黄色悬浊液。根据BiVO4占TiO250％的质量比，将质量为1g的TiO2加入悬浊液中，搅拌30min。将悬浊液移入120mL内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在1.59atm、200℃下水热反应12h。反应结束后，自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇反复清
洗，在60℃下干燥，得到BiVO4/TiO2复合材料。将BiVO4/TiO2干燥后，以10℃/min升温至500℃，在500℃下煅烧3h，得到的浅黄色粉末状物质即为BiVO4/TiO2复合纳米棒。实施例3重复实施例1的①TiO2纳米棒的制备。②BiV本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有可见光活性的BiVO4/TiO2复合纳米棒，其特征在于：其是由TiO2纳米棒与BiVO4按质量比1：0.25～0.75经水热反应获得的浅黄色纳米级复合物。
【技术特征摘要】
1.一种具有可见光活性的BiVO4/TiO2复合纳米棒，其特征在于：其是由TiO2纳米棒与BiVO4按质量比1：0.25～0.75经水热反应获得的浅黄色纳米级复合物。2.权利要求1所述的具有可见光活性的BiVO4/TiO2复合纳米棒的制备方法，其特征在于：1)将TiO2纳米棒与BiVO4按质量比1：0.25～0.75及水混匀呈悬浮液，加入水的质量与BiVO4的质量比为43：1；2)将步骤1的悬浮液移入内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在1.32～1.59atm、120～200℃下水热反应12～36h，反应结束后，自然冷却；3)分离步骤2获得的沉淀物，将沉淀物用去离子水和无水乙醇反复清洗，并在60℃下干燥，得到无定形BiVO4/TiO2；4)将干燥后的无定形BiVO4/TiO2以1...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹学军，郭艳杰，董玉瑛，李思佳，
申请(专利权)人：大连民族学院，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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