本发明专利技术公开了一种可见光响应的钽钒酸钇酸盐光催化剂的制备及其光降解应用，可采用两种简便的方法制备，一种是高温固相法，将化学整比的原料混合均匀，采用烧结的方法，制备得到纯物相的YVTa2O9；另一种是化学溶液法，把化学整比的原料制备成溶液，并加入高分子络合剂，使得Y离子、V离子和Ta离子络合，蒸发水分使之成为溶胶并干燥，高温煅烧使有机组份挥发，得到纯物相的YVTa2O9或者将所得溶液置于高压反应釜中，利用高温高压得到所要的YVTa2O9光催化剂；本发明专利技术的制备过程简便，便于工业化生产，所得产物颗粒均匀，且制备的YVTa2O9在可见光范围具有光吸收性能；在可见光的辐照下具有较好的光催化效应，能够很好地降解有机污染物，是一种潜在的光催化剂材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可见光响应的钽钒酸钇酸盐光催化剂的制备方法及其光降解应用，属于无机光催化材料领域。特别涉及用于降解有机染料及其他的污染物。
技术介绍
自从人类进行了工业革命，社会和工业得到了快速的发展，虽然人们的生活条件和生活质量提高了，但是人们也为之付出了一定代价，如一系列环境污染问题：生态破坏，水源污染，空气质量下降等。解决环境污染问题迫在眉睫。为此，人们采取了许多措施来治理和改善环境问题，其中，光催化剂因其能耗低、反应条件温和、适用范围广和二次污染小等特点，引起了研究人员的广泛关注。自从半导体材料TiO2用于光解水产氢的研究后，科学家接着就报道了将半导体材料用于降解污染物，揭开了半导体材料用于环境保护的新篇章。但是，传统的光催化剂如TiO2，ZnO，SnO2，ZrO2等，由于其带宽比较大，需要在紫外光的作用下才能进行光催化反应，但是紫外光在太阳光中仅占4%，因此限制了这些传统催化剂的实际应用。所以研究者通过掺杂、复合等手段拓宽其可见光响应，或者转而寻找新型光催化材料。本专利研究了一种具有可见光响应的高效光催化剂钽钒酸钇光催化材料YVTa2O9，并研究了其制备方法和光催化的性能，发现该化合物能够对可见光响应而且具有良好的光催化分解有机污染物的性能。在可见光的照射下，300分钟内对污染物的降解率最大达到90%，是一种有效的光催化剂。
技术实现思路
本专利技术的意义在于提供一种制备方法简单、具有良好的光催化活性、有应用前景的光催化剂。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种钽钒酸钇酸盐光催化剂，化学通式为YVTa2O9，该催化剂在可见光照射下，300分钟对污染物的降解率接近90%。本专利技术同时提供了三种适合于所述的钽钒酸钇酸盐光催化剂的制备方法：方法一，采用高温固相法，由以下步骤组成：（1）以含钽离子、钒离子和含钇离子的化合物为原料，按化学通式为YVTa2O9中的化学计量比称取原料，并充分研磨，使之均匀混合；（2）将步骤（1）得到的混合物在空气气氛下进行预煅烧，预煅烧温度为300~450℃，煅烧时间为2~5小时，自然冷却至室温，再次研磨并混合均匀；（3）将步骤（2）得到的混合物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为900~1050℃，煅烧时间为5-12小时，自然冷却并研磨即得到一种钽钒酸钇酸盐光催化剂。以上步骤所述的含钽元素的化合物为五氧化二钽Ta2O5；所述的含钒元素的化合物为偏钒酸铵NH4VO3和五氧化二钒V2O5中的一种；所述的含钇元素的化合物为三氧化二钇Y2O3和硝酸钇Y(NO3)3中的一种。步骤（2）所述的煅烧温度为300~400℃，煅烧时间为3~5小时。步骤（3）所述的煅烧温度为950~1030℃，煅烧时间为4~8小时。方法二，采用溶胶凝胶法，由以下步骤组成：（1）按化学通式YVTa2O9中各元素的化学计量比，首先称量含钽离子Ta5+的化合物，溶解在一定量的氢氟酸HF中，然后用氨水调节溶液pH得到白色沉淀，洗涤，抽滤，烘干，将所得的沉淀加入到适量的柠檬酸溶液中搅拌至澄清，得到溶液A；然后再称取含有钒离子V5+和钇离子Y3+的化合物，一起溶解在一定的去离子水中，置于50℃水浴锅中搅拌至橙色澄清溶液，得到B溶液。最后将B溶液逐滴加入到A溶液中，并在加热条件下搅拌均匀，直至形成凝胶；（2）将上述得到的凝胶陈化一段时间，然后放在鼓风干燥箱中，温度为85℃，时间为8小时，并烘干；（3）自然冷却，取出前驱体，在空气气氛中进行煅烧，煅烧温度为750~800℃，煅烧时间为4~15小时。煅烧并冷却后，研磨均匀即得到一种钽钒酸钇酸盐光催化剂。以上步骤所述的含钽元素的化合物为五氧化二钽Ta2O5；所述的含钒元素的化合物为偏钒酸铵NH4VO3；所述的含钇元素的化合物为硝酸钇Y(NO3)3。以上所述的一种钽钒酸钇酸盐光催化剂在可见光照射下，300分钟对污染物的降解率接近90%，是一种有应用前景的光催化剂。方法三，采用水热法制备得到粉体，由以下步骤组成：（1）按化学式YVTa2O9中各元素的化学计量比，称取含有钽离子Ta5+的化合物，溶于适量的去离子水或硝酸中，并不断搅拌，直至完全溶解；称取含有钇离子Y3+的化合物，也溶于一定量的去离子水中，并不断搅拌，直至完全溶解；同样的，按化学计量比称取含钒离子V5+的化合物，加入适量去离子水，在水浴条件下搅拌至澄清，温度为50℃；（2）将上述得到的三种溶液混合在一起，调节混合溶液的pH值在6~8之间，并不断的搅拌30分钟，然后将混合液置于含聚四氟乙烯衬底的反应釜中，密封后放入鼓风干燥箱中，控制温度在160~220℃之间，反应时间在12~48小时；（3）上述反应结束后，取出反应釜，将所得到的沉淀物进行过滤、洗涤、并在一定的温度下烘干，即得到一种钽钒酸钇光催化粉末材料。以上步骤所述的含钽离子Ta5+的化合物为五氟化钽TaF5；所述的含有钇离子Y3+的化合物为硝酸钇Y(NO3)3；所述的含钒离子V5+的化合物为偏钒酸铵NH4VO3。与现有技术方案相比，本专利技术技术方案优点在于：（1）YVTa2O9光催化材料制作方法简单便捷，采用的固相法和化学法制备的样品颗粒较小且分布均匀；（2）制备的YVTa2O9在可见光氛围内有很好的光吸收，而且在可见光照射下能够有效地降解有机染料污染物；（3）本专利技术对环境无污染，无废气废液排放，YVTa2O9光催化剂是一种绿色安全的无机光催化材料，且易于改性和应用。附图说明图1为本专利技术实施例1所制得的YVTa2O9样品的X射线粉末衍射图；图2为本专利技术实施例1所制得的YVTa2O9样品的SEM（扫描电子显微镜）图；图3为本专利技术实施例1所制得的YVTa2O9样品紫外-可见吸收光谱图；图4为本专利技术实施例1所制得的YVTa2O9样品在不同的可见光照（波长大于420纳米）时间下对有机染料亚甲基蓝的降解曲线图；图5为本实施例1技术方案所制备样品降解亚甲基蓝的动力学曲线图；图6为本专利技术实施例5所制得的YVTa2O9样品的X射线粉末衍射图；图7为本专利技术实施例5所制得的YVTa2O9样品的SEM（扫描电子显微镜）图；图8为本专利技术实施例5所制得的YVTa2O9样品紫外-可见吸收光谱图；图9为本专利技术实施例5所制得的YVTa2O9样品在不同的可见光照（波长大于420纳米）时间下对有机染料亚甲基蓝的降解曲线图；图10为本实施例5技术方案所制备样品降解亚甲基蓝的动力学曲线图。具体实施方式实施例1制备YVTa2O9根据化学式YVTa2O9中各元素的化学计量比，分别称取Ta2O5：4.42克，V2O5：0.91克，Y2O3:1.13克，置于玛瑙研钵中加入丙酮充分研磨均匀后，在空气气氛下于马弗炉中预煅烧5小时，温度为300℃，自然冷却后，取出样品；再次把混合料充分混合研磨均匀；该混合样品在空气气氛之中，再次在1050℃下煅烧12小时，冷却至室温，取出后并充分研磨即得到YVTa2O9光催化剂粉末。参见附图1，它是按本实施例1技术方案制备的样品的XRD图，经与标准卡片比对发现实验所制备的钒酸盐YVTa2O9为单相材料，没有任何其它杂相存在，衍射峰尖锐，结晶度非常好；参见附图2，它是按本实施例1所制备样品YVTa2O9的SEM（扫描电子显微镜）图，从图中可以看出，结晶粒度非常均匀且呈现出较好的分散性；参见本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钽钒酸钇酸盐光催化剂，其特征在于：它的化学通式为YVTa2O9；所述的该催化剂在可见光照射下，300分钟对污染物的降解率接近90%。
【技术特征摘要】
1.一种钽钒酸钇酸盐光催化剂，其特征在于：它的化学通式为YVTa2O9；所述的该催化剂在可见光照射下，300分钟对污染物的降解率接近90%。2.一种如权利要求1所述的钽钒酸钇酸盐光催化剂的制备方法，采用高温固相法，其特征在于包括以下步骤：（1）以含钽离子、钒离子和含钇离子的化合物为原料，按化学通式为YVTa2O9中的化学计量比称取原料，并充分研磨，使之均匀混合；（2）将步骤（1）得到的混合物在空气气氛下进行预煅烧，预煅烧温度为300~450℃，煅烧时间为2~5小时，自然冷却至室温，再次研磨并混合均匀；（3）将步骤（2）得到的混合物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为950~1050℃，煅烧时间为5~12小时，自然冷却并研磨即得到一种钽钒酸钇酸盐光催化剂。3.根据权利要求2所述的一种钽钒酸钇酸盐光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的煅烧温度为300~400℃，煅烧时间为3~5小时；步骤（3）所述的煅烧温度为900~1030℃，煅烧时间为4~8小时。4.根据权利要求2所述的一种钽钒酸钇酸盐光催化剂的制备方法，其特征在于：所述的含钽元素的化合物为五氧化二钽Ta2O5；所述的含钒元素的化合物为偏钒酸铵NH4VO3和五氧化二钒V2O5中的一种；所述的含钇元素的化合物为三氧化二钇Y2O3和硝酸钇Y(NO3)3中的一种。5.一种如权利要求1所述的钽钒酸钇酸盐光催化剂的制备方法，采用溶胶凝胶法，其特征在于包括以下步骤：（1）按化学通式YVTa2O9中各元素的化学计量比，首先称量含钽离子Ta5+的化合物，溶解在一定量的氢氟酸HF中，然后用氨水调节溶液pH得到白色沉淀，洗涤，抽滤，烘干，将所得的沉淀加入到适量的柠檬酸溶液中搅拌至澄清，得到溶液A；然后再称取含有钒离子V5+和钇离子Y3+的化合物，一起溶解在一定的去离子水中，置于50℃水浴锅...
【专利技术属性】
技术研发人员：金浴雅，马忠，苏晓磊，朱黄阳，
申请(专利权)人：苏州德捷膜材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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