一种新型高活性钒酸铋光催化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种新型高活性钒酸铋光催化剂，包括以下重量份数的原料：硝酸铋60‑80份、偏钒酸铵15‑20份、聚氧化乙烯硬脂酸酯5‑10份、氮化硼8‑12份、锰矿渣5‑10份、氧化锡2‑3份、氧化镧1‑2份和壳聚糖5‑10份。其制备方法是将硝酸铋溶解于乙二醇中，得溶液A,将偏钒酸铵溶解于水中，得溶液B；将溶液B倒入溶液A中，用氨水调节pH至4‑5，得混合液；将混合液和剩余所有原料加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；用蒸馏水洗涤糊状物，干燥，研磨，焙烧，即得光催化剂。本发明专利技术具有原料来源广泛、成本低廉、制备工艺简单、生产效率高、能耗低、反应条件温和、环境友好、吸附性能好、催化活性高、催化效率高等优点，60分钟内对亚甲基蓝的降解率达到90%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光催化材料
，具体是一种新型高活性钒酸铋光催化剂。
技术介绍
21世纪以来，随着工业化步伐的提升和自然资源的过度使用，伴随着各种环境污染、能源稀缺问题不断加剧。因此，治理各种污染，寻找新能源以缓解地球的压力迫在眉睫。光催化技术已经在废水处理、气体净化、杀菌、防污、自洁材料、染料敏化太阳能电池、化妆品、气体传感器等许多领域有着广泛的应用。光催化是基于半导体材料在光激发下能够产生具有强还原性的光生电子和具有强氧化性的空穴的基本特性，固体光催化剂能吸收太阳光将水和生物质分解成氢气，也能将空气和水体环境中的有机污染物和无机污染物氧化或还原降解为无害物质。因此，具有低能耗、绿色环保的特点。目前，国内外研究最多的半导体光催化材料主要是金属氧化物和硫化物，如Ti02，W03，ZnO，Fe203，CdS等。钒酸铋，作为单斜晶系白钨矿结构，在可见光照射时具有光催化活性，可以催化水分子分解产生氧和降解有机污染物，是一种很有发展前景的催化剂。然而，钒酸铋产生的光生电子-空穴对容易在催化剂体相和表面复合，导致光催化活性降低。同时钒酸铋因其颗粒过于细微，在使用环境中易于失活和凝聚、不易沉降，导致其很难分离、回收和重复利用。为解决上述问题，增加其使用稳定性，将钒酸铋负载于一定载体上，如玻璃、硅胶、活性炭等，但这些载体存在机械强度较弱、化学稳定性和热稳定性差等局限。因此，如何有效阻止其光生电子-空穴对的复合，改善光生载流子的分离效率，提高钒酸铋的催化活性和稳定性，是近年来光催化的研究热点。
技术实现思路
本专利技术针对现有光催化剂存在的问题，提供一种具有比表面积大、催化活性高、对光源的利用率高、稳定性好、环保无毒、成本低、可多次重复使用等优点的钒酸铋光催化剂。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种新型高活性钒酸铋光催化剂，按照重量份数称取各原料：硝酸铋60-80份、偏钒酸铵15-20份、聚氧化乙烯硬脂酸酯5-10份、氮化硼8-12份、锰矿渣5-10份、氧化锡2-3份、氧化镧1-2份和壳聚糖5-10份；其制备方法，包括以下步骤：（1）将硝酸铋溶解于乙二醇中，得溶液A,将偏钒酸铵溶解于水中，得溶液B；（2）将溶液A放入超声波发生器中，再将溶液B倒入溶液A中,用氨水调节pH至4-5，在频率为40-60KHz下继续超声30-60min，得混合液；（3）将混合液、聚氧化乙烯硬脂酸酯、氮化硼、锰矿渣、氧化锡、氧化镧和壳聚糖加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；（4）先用蒸馏水洗涤糊状物，然后将糊状物在60-80℃下微波干燥2-3h，干燥后研磨成粉末，再放入马沸炉在温度为300-400℃下焙烧4-6h，即得光催化剂。优选的，以上步骤（3）所述搅拌是在转速为300-500r/min下搅拌30-60min。优选的，以上所述焙烧的升温速率为5-10℃/min。优选的，以上步骤（4）所述研磨是将物料研磨至粒径为1.0-2.0mm。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果为：1、本专利技术制得的光催化剂具有较大的比表面积、良好的孔隙结构及较多的催化活性中心，提高了催化剂的吸附性能，使得光生电子和空穴能够有效的分离，进而提高催化剂的活性和效率，扩大了催化剂在可见光范围的吸收，大大提高催化剂对太阳光的利用率。2、本专利技术以聚氧化乙烯硬脂酸酯作为分散剂，可以解决光催化剂在使用环境中易于失活和凝聚、不易沉降的问题。3、本专利技术以氮化硼和壳聚糖作为载体，不仅能使得催化剂性能更加稳定，更容易分离、回收及多次重复利用，还能提高催化剂的吸附性能和光催化性能。4、本专利技术制备的光催化剂比表面积为150-200m2/g,60分钟内对亚甲基蓝的降解率达到90%以上。5、本专利技术具有原料来源广泛、成本低廉、制备工艺简单、生产效率高、能耗低、反应条件温和、环境友好、吸附性能好、催化活性高、催化效率高等优点，在可见光辐照下能高效催化降解废水有机污染物，具有很好的经济效益、社会效益和生态效益，更适用于工业生产。具体实施方式下面将结合具体实施例对本方案进一步说明，但不限于本专利技术的保护范围。实施例1一种新型高活性钒酸铋光催化剂，按照比例称取各原料：硝酸铋60g、偏钒酸铵15g、聚氧化乙烯硬脂酸酯5g、氮化硼8g、锰矿渣7g、氧化锡2g、氧化镧1g和壳聚糖5g。其制备方法，包括以下步骤：（1）将硝酸铋溶解于乙二醇中，得溶液A,将偏钒酸铵溶解于水中，得溶液B；（2）将溶液A放入超声波发生器中，再将溶液B倒入溶液A中,用氨水调节pH至4，在频率为40KHz下继续超声60min，得混合液；（3）将混合液、聚氧化乙烯硬脂酸酯、氮化硼、锰矿渣、氧化锡、氧化镧和壳聚糖加入球磨机，再加入200mL水，在转速为300r/min下搅拌60min，得糊状物；（4）先用蒸馏水洗涤糊状物，然后将糊状物在60℃下微波干燥3h，干燥后研磨成粒径为1.0mm的粉末，再放入马沸炉在温度为300℃下焙烧6h，即得光催化剂。实施例2一种新型高活性钒酸铋光催化剂，按照比例称取各原料：硝酸铋70g、偏钒酸铵17g、聚氧化乙烯硬脂酸酯7g、氮化硼10g、锰矿渣8g、氧化锡2g、氧化镧1.5g和壳聚糖8g。其制备方法，包括以下步骤：（1）将硝酸铋溶解于乙二醇中，得溶液A,将偏钒酸铵溶解于水中，得溶液B；（2）将溶液A放入超声波发生器中，再将溶液B倒入溶液A中,用氨水调节pH至4，在频率为50KHz下继续超声50min，得混合液；（3）将混合液、聚氧化乙烯硬脂酸酯、氮化硼、锰矿渣、氧化锡、氧化镧和壳聚糖加入球磨机，再加入250mL水，在转速为400r/min下搅拌45min，得糊状物；（4）先用蒸馏水洗涤糊状物，然后将糊状物在70℃下微波干燥2.5h，干燥后研磨成粒径为1.0mm的粉末，再放入马沸炉在温度为350℃下焙烧5h，即得光催化剂。实施例3一种新型高活性钒酸铋光催化剂，按照比例称取各原料：硝酸铋80g、偏钒酸铵20g、聚氧化乙烯硬脂酸酯10g、氮化硼12g、锰矿渣5g、氧化锡3g、氧化镧2g和壳聚糖10g。其制备方法，包括以下步骤：（1）将硝酸铋溶解于乙二醇中，得溶液A,将偏钒酸铵溶解于水中，得溶液B；（2）将溶液A放入超声波发生器中，再将溶液B倒入溶液A中,用氨水调节pH至5，在频率为60KHz下继续超声30min，得混合液；（3）将混合液、聚氧化乙烯硬脂酸酯、氮化硼、锰矿渣、氧化锡、氧化镧和壳聚糖加入球磨机，再加入300mL水，在转速为500r/min下搅拌30min，得糊状物；（4）先用蒸馏水洗涤糊状物，然后将糊状物在80℃下微波干燥2h，干燥后研磨成粒径为2.0mm的粉末，再放入马沸炉在温度为400℃下焙烧4h，即得光催化剂。实施例4一种新型高活性钒酸铋光催化剂，按照比例称取各原料：硝酸铋70g、偏钒酸铵17g、聚氧化乙烯硬脂酸酯8g、氮化硼10g、锰矿渣8g、氧化锡3g、氧化镧2g和壳聚糖8g。其制备方法，包括以下步骤：（1）将硝酸铋溶解于乙二醇中，得溶液A,将偏钒酸铵溶解于水中，得溶液B；（2）将溶液A放入超声波发生器中，再将溶液B倒入溶液A中,用氨水调节pH至5，在频率为60KHz下继续超声45min，得混合液；（3）将混合液、聚氧化乙烯硬脂酸酯、氮化硼、锰矿渣、氧化锡、氧化镧和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型高活性钒酸铋光催化剂，其特征在于：按照重量份数称取各原料：硝酸铋60‑80份、偏钒酸铵15‑20份、聚氧化乙烯硬脂酸酯5‑10份、氮化硼8‑12份、锰矿渣5‑10份、氧化锡2‑3份、氧化镧1‑2份和壳聚糖5‑10份；其制备方法，包括以下步骤：（1）将硝酸铋溶解于乙二醇中，得溶液A,将偏钒酸铵溶解于水中，得溶液B；（2）将溶液A放入超声波发生器中，再将溶液B倒入溶液A中,用氨水调节pH至4‑5，在频率为40‑60KHz下继续超声30‑60min，得混合液；（3）将混合液、聚氧化乙烯硬脂酸酯、氮化硼、锰矿渣、氧化锡、氧化镧和壳聚糖加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；（4）先用蒸馏水洗涤糊状物，然后将糊状物在60‑80℃下微波干燥2‑3h，干燥后研磨成粉末，再放入马沸炉在温度为300‑400℃下焙烧4‑6h，即得光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种新型高活性钒酸铋光催化剂，其特征在于：按照重量份数称取各原料：硝酸铋60-80份、偏钒酸铵15-20份、聚氧化乙烯硬脂酸酯5-10份、氮化硼8-12份、锰矿渣5-10份、氧化锡2-3份、氧化镧1-2份和壳聚糖5-10份；其制备方法，包括以下步骤：（1）将硝酸铋溶解于乙二醇中，得溶液A,将偏钒酸铵溶解于水中，得溶液B；（2）将溶液A放入超声波发生器中，再将溶液B倒入溶液A中,用氨水调节pH至4-5，在频率为40-60KHz下继续超声30-60min，得混合液；（3）将混合液、聚氧化乙烯硬脂酸酯、氮化硼、锰矿渣、氧化锡、氧化镧和壳聚糖加入球...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贺，
申请(专利权)人：广西南宁胜祺安科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45