一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法技术

一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法，采用沉淀辅助水热法合成，其制备方法包括：将硝酸银加入到聚乙烯吡咯烷酮和浓度为0.1～0.3mol/L的偏钒酸铵(NH4VO3)混合溶液中，用0.2mol/L的NaOH溶液调节pH值至4～12后，在80～180℃下热处理4～12h。所得到的沉淀物过滤后分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，并在60～80℃的真空干燥箱中干燥。得到的钒酸银粉末为单晶结构，化学组成均一，纯度较高，具有较大的比表面积，提高了材料的光催化性能。

Method for preparing nano flower ball Ag3VO4

A method for preparing nano flower like Ag3VO4, assisted by precipitation hydrothermal synthesis, the preparation method comprises the following steps: silver nitrate was added into the polyvinyl pyrrolidone and concentration is 0.1 ~ 0.3mol/L ammonium metavanadate (NH4VO3) mixed with NaOH solution, 0.2mol/L solution to adjust the pH value to 4 ~ 12 later, in 80 to 180 DEG C for heat treatment of 4 ~ 12h. The obtained precipitate is filtered and washed with distilled water and anhydrous ethanol, and dried in a vacuum drying oven with a temperature of 60 to 80 DEG C. The obtained silver vanadate powder has a single crystal structure, uniform chemical composition, high purity, large specific surface area, and high photocatalytic activity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属无机材料制备领域，涉及半导体纳米材料制备和应用，具体涉及一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法。
技术介绍
光催化技术是一项能源环境领域的新兴技术，如TiO2为代表的光催化材料，因为能在室温下将环境中的有机污染物彻底氧化分解为H2O、CO2等无毒无害物，且具有效率高、成本低、催化剂耐化学及光化学腐蚀等优点而受到人们越来越多的关注。钒酸盐因具有良好的光催化性能而被广泛研究，如BiVO4、InVO4、FeVO4等材料被广泛应用于光催化领域，钒酸锂材料在电池领域也有很大进展。Ag3VO4的高能导带由Ag的5s和V的3d轨道杂化而成，而其低能价带由Ag的4d轨道和O的2p轨道杂化而成。杂化的价带结构使得能级更加活跃，导致其单斜相带隙宽度＜2.7eV。该结构特点使得钒酸银对可见光具有较宽的响应范围，在光催化领域具有潜在的应用前景。目前，国内外提出的由水热法、微波水热法等方法制备的钒酸银的形貌包括：颗粒状、方块状、纤维状等。中国专利技术公告专利第201310257173.7号公开了一种钒酸银纳米纤维光催化剂，其采用静电纺丝法制备，但对水分等要求高，技术难度大。第201210531539.0号公开了一种棒状钒酸银纳米光催化剂，采用双注沉淀法制备棒状钒酸银微晶，但技术难度大，且对所制备的产品保存条件要求高。第201310287983.7号公开了一种钒酸银纳米线的制备方法，但反应周期长。CTAB-assisted hydrothermal synthesis of silver vanadates and their photocatalytic characterization.Chao-Ming Huang等人采用CTAB作为表面活性剂的水热结合热处理方式制备得到Ag3VO4与Ag4V2O7的混合相，其产品纯度不高，且尺寸较大。目前特殊形貌的钒酸银的制备方法还很少，因此对特殊形貌的钒酸银的研究具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提出一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法，该方法反应条件温和，操作简单，可多次大量重复制备，且制备钒酸银产品纯度高，性质稳定。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙烯吡咯烷酮加入到偏钒酸铵水溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液A；(2)将硝酸银溶液滴加到混合溶液A中，搅拌下1～3h，得到混合溶液B；(3)调节混合溶液pH值至4～12后，在80～180℃下进行水热反应4～12h后，将反应液过滤得到沉淀，沉淀经洗涤、干燥，得到纳米花球状Ag3VO4。本专利技术进一步的改进在于，步骤(1)中偏钒酸铵水溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，聚乙烯吡咯烷酮和偏钒酸铵水溶液的用量比为(0.01～0.04)g：(20～60)mL。本专利技术进一步的改进在于，步骤(1)中搅拌是在40～100℃下进行的，并且搅拌的时间为1～3h。本专利技术进一步的改进在于，步骤(2)所述的硝酸银溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，硝酸银溶液和偏钒酸铵水溶液的用量比为(20～60)mL：(10～60)mL。本专利技术进一步的改进在于，步骤(3)采用0.1～0.3mol/L的NaOH溶液调节混合溶液B的pH值。本专利技术进一步的改进在于，调节混合溶液pH值至4～12后搅拌1～8h，再进行水热反应。本专利技术进一步的改进在于，步骤(3)所述的水热反应是在高压反应釜中进行。本专利技术进一步的改进在于，步骤(3)所述的洗涤是将沉淀用蒸馏水和乙醇洗涤。本专利技术进一步的改进在于，步骤(3)所述的干燥是在40～80℃下进行。与现有技术相比，本专利技术可以得到以下有益效果：(1)本专利技术所采用的沉淀辅助水热方法以NH4VO3作为钒源，以AgNO3作为银源，PVP作为表面活性剂，用NaOH水溶液调节溶液的pH值，再在80～150℃下进行水热反应，制得光催化性能良好的尺寸均一的花球状的钒酸银。(2)本专利技术用湿化学法合成钒酸银，实现了Ag、V、O在分子水平上的混合。产物尺寸均匀，并且为单晶结构。(3)本专利技术所述的沉淀辅助水热过程，流程短，工艺简单，产品质量稳定且形貌均一，易于实现工业化。附图说明图1为本专利技术在实施例3条件下制备的钒酸银的X射线衍射图谱。图2为本专利技术在实施例3条件下制备的钒酸银的扫描电子显微镜图，其中，图(a)为未添加PVP所制备催化剂的扫描图，图(b)为PVP作为表面活性剂所制备催化剂的扫描图。图3为本专利技术在实施例3条件下制备的钒酸银的在可见光照射下对罗丹明B的降解曲线图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术做进一步详细描述：实施例1(1)将0.01g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到20mL 0.1mol/L的偏钒酸铵(NH4VO3)水溶液中，90℃下磁力搅拌1h，冷却到室温，得到混合溶液A。(2)将60mL 0.3mol/L的硝酸银(AgNO3)溶液滴加到混合溶液A中，磁力搅拌1h，得到混合溶液B。(3)采用0.1mol/L的NaOH溶液调节混合溶液B的pH值至12后磁力搅拌3h，在180℃下水热反应4h，反应结束后，将反应液过滤得到沉淀，所得到的沉淀物过滤后分别用蒸馏水和乙醇离心洗涤，并在70℃的烘箱中干燥，得到纳米花球状Ag3VO4。实施例2(1)将0.02g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到20mL 0.1mol/L的偏钒酸铵(NH4VO3)水溶液中，80℃下磁力搅拌1h，冷却到室温，得到混合溶液A。(2)将60mL 0.3mol/L的硝酸银(AgNO3)溶液滴加到混合溶液A中，磁力搅拌1h，得到混合溶液B。(3)采用0.2mol/L的NaOH溶液调节混合溶液B的pH值至10后磁力搅拌3h，在150℃下水热反应6h，反应结束后，将反应液过滤得到沉淀，所得到的沉淀物过滤后分别用蒸馏水和乙醇离心洗涤，并在70℃的烘箱中干燥，得到纳米花球状Ag3VO4。实施例3(1)将0.03g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到20mL 0.1mol/L的偏钒酸铵(NH4VO3)水溶液中，60℃下磁力搅拌1h，冷却到室温，得到混合溶液A。(2)将60mL 0.3mol/L的硝酸银(AgNO3)溶液滴加到混合溶液A中，磁力搅拌1h，得到混合溶液B。(3)采用0.3mol/L的NaOH溶液调节混合溶液B的pH值至7后磁力搅拌3h，在120℃下水热反应8h，反应结束后，将反应液过滤所得到的沉淀物过滤后分别用蒸馏水和乙醇离心洗涤，并在70℃的烘箱中干燥，得到纳米花球状Ag3VO4。参见图1，通过XRD衍射图谱，可以清晰的看到本专利技术制备的Ag3VO4为纯相单晶结构；参见图2，从图2(a)和图2(b)的扫描电镜照片可以看出，花球状的片层厚度10nm～20nm，自组装成花球状，花球直径为2～5μm；参见图3，将0.05g该粉体投入50mL罗丹明B溶液(罗丹明B浓度10mg/L)中，在可见光照射条件下，反应4h后罗丹明B的降解率可达80％以上。实施例4(1)将0.04g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到20mL 0.1mol/L的偏钒酸铵(NH4VO3)水溶液中，40℃下磁力搅拌1h，冷却到室温，得到混合溶液A。(2)将60mL 0.3mol/L的硝酸银(AgNO3)溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚乙烯吡咯烷酮加入到偏钒酸铵水溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液A；(2)将硝酸银溶液滴加到混合溶液A中，搅拌下1～3h，得到混合溶液B；(3)调节混合溶液pH值至4～12后，在80～180℃下进行水热反应4～12h后，将反应液过滤得到沉淀，沉淀经洗涤、干燥，得到纳米花球状Ag3VO4。

【技术特征摘要】
1.一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚乙烯吡咯烷酮加入到偏钒酸铵水溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液A；(2)将硝酸银溶液滴加到混合溶液A中，搅拌下1～3h，得到混合溶液B；(3)调节混合溶液pH值至4～12后，在80～180℃下进行水热反应4～12h后，将反应液过滤得到沉淀，沉淀经洗涤、干燥，得到纳米花球状Ag3VO4。2.根据权利要求1所述的一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法，其特征在于，步骤(1)中偏钒酸铵水溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，聚乙烯吡咯烷酮和偏钒酸铵水溶液的用量比为(0.01～0.04)g：(20～60)mL。3.根据权利要求1所述的一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法，其特征在于，步骤(1)中搅拌是在40～100℃下进行的，并且搅拌的时间为1～3h。4.根据权利要求1所述的一种纳米花球状Ag3VO4的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑锋，赵肖肖，冯亮亮，李嘉胤，曹丽云，白喆，周磊，李妍，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61