一种InVO4-AgVO3异质结催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于光催化领域，具体涉及一种InVO4‑AgVO3异质结催化剂及其制备方法和应用。InVO4‑AgVO3异质结光催化剂为InVO4纳米颗粒通过原位生长法生长于AgVO3纳米带表面,首次合成形貌奇特,光催化性能优异的催化剂；其中，AgVO3与InVO4的摩尔比为1:0.25‑1。本发明专利技术催化剂制备简单、易于控制、成本低廉，有效的构筑了可见光响应的InVO4‑AgVO3异质结材料，加速了光生电子‑空穴对的复合率。采用本发明专利技术的光催化剂，用量少、毒性小、效率高、持续作用时间长、可循环使用，能够有效的杀灭细菌以及降解染料，在水体净化领域具有广阔的应用前景。

A Kind of InVO4-AgVO3 Heterojunction Catalyst and Its Preparation and Application

The invention belongs to the field of photocatalysis, in particular to an InVO4 AgVO3 heterojunction catalyst, a preparation method and application thereof. InVO4 AgVO3 heterojunction photocatalyst is InVO4 nanoparticles grown on the surface of AgVO3 nanoribbons by in situ growth method. It is the first time to synthesize catalysts with unique morphology and excellent photocatalytic performance. Among them, the molar ratio of AgVO3 to InVO4 is 1:0.25 1. The catalyst of the invention has the advantages of simple preparation, easy control, low cost, effective construction of visible light responsive InVO4 AgVO3 heterojunction material, and accelerated the recombination rate of photogenerated electron hole pairs. The photocatalyst has the advantages of low dosage, low toxicity, high efficiency, long lasting time and recyclable use, can effectively kill bacteria and degrade dyes, and has broad application prospects in the field of water purification.

【技术实现步骤摘要】
一种InVO4-AgVO3异质结催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于光催化领域，具体涉及一种InVO4-AgVO3异质结催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着海洋勘探的发展，世界海洋生物污染问题越来越受到重视，造成巨大的经济损失和严重的海洋安全事件[1]。为了减少生物污染的危害，防污涂层是表面技术最有效的应用之一，但由于其生物毒性高，这种技术引发了严重的耐药性[2],此外,抗生素和其他抗菌材料的抗药性已经达到了使现有抗菌药物无效的危险水平。因此，必须开发环保型防污材料来代替有毒物质。近几年来，以半导体为基础的新型绿色光催化技术得到广泛的关注，可以将太阳能作为能量来源，在污染物降解，水分离和灭菌方面具有广阔的应用前景。光催化技术是一种利用光能产生光生载流子并进一步进行物质转化的技术。自1972年起,日本科学家Fujishima和Honda首次报道Ti02在紫外光照下产生光催化性能以后，半导体光催化技术因其具有高效性、操作简便、低成本、稳定性高、绿色无毒、无二次污染、等各种优点，受到了越来越多的关注，其中在污水处理，包括杀菌消毒、降解染料都发挥着重要的作用,但是Ti02禁带宽度为3.2eV，造成该光催化材料对于光波的吸收波长仅为387.5nm，局限于太阳光的紫外光区，大大限制了对太阳能的有效利用率[3]。因此，为了实现对于太阳光的有效利用，探索并设计吸收可见光波段、环保安全的新型光催化异质结复合材料具有重要实际意义。在迄今为止所研究的所有可见光驱动的光催化剂中，金属钒酸盐光催化剂(MVO4，其中M＝Ag，Bi，Al，Tl，In，Fe，Sr等)已被广泛研究并应用于许多科学和工业化领域[4]。钒酸铟(InVO4)是这些可见光反应金属钒酸盐光催化剂之一，具有2.0eV带隙,在许多领域中受到广泛的关注，其中包括降解空气净化，水分解，有机污染物分解[5]。根据以前的研究，固相反应，水热和溶胶-凝胶合成已被应用于合成InVO4的单斜晶系或斜方晶。然而，InVO4光催化剂的性能由于其分离光生电子、空穴对的效率低而不理想。此外，通过具有InVO4的合成异质结光催化剂，例如TiO2/InVO4和BiVO4/InVO4，可以改善可见光照射下的光催化性能。银钒酸盐由于其优异的光电性能和应用而引起了越来越多的关注[6]。这种材料的结晶相和化学计量在很大程度上取决于反应条件，会严重影响功能。钒钒酸盐也被用作环境净化的有效光催化剂。这种光催化防污材料是一种结构奇特具有可控表面，性能稳定，操作方便且光催化防污性能极佳，因此可以作为环境应用的新材料。因此，现而今需要构建一种复合型催化剂来提高InVO4、AgVO3的光催化性能。参考文献[1]WangX,DuanJ,HouB.Alloyelements'effectonanti-corrosionperformanceoflowalloysteelsindifferentseazones[J].MaterialsLetters,2008,62(8):1291-1293.[2]LejarsM,MargaillanA,BressyC.Foulingreleasecoatings:anontoxicalternativetobiocidalantifoulingcoatings[J].Chemicalreviews,2012,112(8):4347-4390.[3]PellerJR,WhitmanRL,GriffithS,etal.TiO2asaphotocatalystforcontroloftheaquaticinvasivealga,Cladophora,undernaturalandartificiallight[J].JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry,2007,186(2):212-217.[4]DalrympleOK,StefanakosE,TrotzMA,etal.Areviewofthemechanismsandmodelingofphotocatalyticdisinfection[J].AppliedCatalysisB:Environmental,2010,98(1):27-38.[5]LiY,JiangS,XiaoJ,etal.PhotocatalyticoverallwatersplittingundervisiblelightoveranIn–Ni–Ta–O–Nsolidsolutionwithoutanadditionalcocatalyst[J].InternationalJournalofHydrogenEnergy,2014,39(2):731-735.[6]HuH,WangZ,PanL,etal.Ag-coatedFe3O4@SiO2three-plycompositemicrospheres:synthesis,characterization,andapplicationindetectingmelaminewiththeirsurface-enhancedRamanscattering[J].TheJournalofPhysicalChemistryC,2010,114(17):7738-7742.
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前光催化技术中需要改善的问题，提供一种InVO4-AgVO3异质结光催化剂制备技术及其光催化应用。为实现上述任务，本专利技术将采用以下方案进行实施:一种InVO4-AgVO3异质结催化剂，InVO4-AgVO3异质结光催化剂为InVO4纳米颗粒通过原位生长法生长于AgVO3纳米带表面,首次构造出奇特形貌以及优异光催化性能；其中，AgVO3与InVO4的摩尔比为1:0.25-1。InVO4-AgVO3异质结催化剂的制备方法：⑴AgVO3纳米材料的制备：将等摩尔的NH4VO3和AgVO3分别溶解于过量的超纯水中，并超声震荡均匀，然后将AgVO3溶解液逐滴滴加进NH4VO3溶解液中得到混合溶液，调节混合溶液PH值至中性，在室温下避光磁力搅拌得到明黄色悬浮液，而后将混合溶液转移进高压反应釜中加热反应，反应后降温离心干燥得到AgVO3的纳米材料；⑵InVO4-AgVO3异质结材料的制备：取步骤⑴中的AgVO3的纳米材料超声分散于过量的超纯水中，然后在磁力搅拌下逐渐加入In(NO3)·4.5H2O,再加入聚乙烯吡咯烷酮进行超声，调节PH值至4，磁力搅拌得到混合液，随后将混合溶液转移至高压反应釜进行加热反应，反应后降温离心干燥得到AgVO3/InVO4异质结催化剂。上述步骤⑴和步骤⑵中溶液PH使用25wt％NH3·H2O和2mol/L的HNO3。所述步骤⑴和步骤⑵中调节混合液pH值后在室温下继续避光搅拌6小时。所述步骤⑵中分散采用超声分散30分钟，然后磁力搅拌60分钟。所述步骤⑴和步骤⑵中，干燥在真空条件下干燥，温度为60℃，干燥时间为6小时。一种InVO4-AgVO3异质结催化剂的应用，所述InVO4-AgVO3异质结光催化剂在制备为水体中杀菌剂或水体净化剂中的应用。所述菌为大肠杆菌、金黄葡萄球菌、假交替单胞菌。一种InVO4-AgVO3异质结催化剂的应用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种InVO4‑AgVO3异质结催化剂，其特征在于：InVO4‑AgVO3异质结光催化剂为InVO4纳米颗粒通过原位生长法生长于AgVO3纳米带表面,首次合成形貌奇特,光催化性能优异的催化剂；其中，AgVO3与InVO4的摩尔比为1:0.25‑1。

【技术特征摘要】
1.一种InVO4-AgVO3异质结催化剂，其特征在于：InVO4-AgVO3异质结光催化剂为InVO4纳米颗粒通过原位生长法生长于AgVO3纳米带表面,首次合成形貌奇特,光催化性能优异的催化剂；其中，AgVO3与InVO4的摩尔比为1:0.25-1。2.按权利要求1所述的InVO4-AgVO3异质结催化剂的制备方法，其特征在于：⑴AgVO3纳米材料的制备：将等摩尔的NH4VO3和AgVO3分别溶解于过量的超纯水中，并超声震荡均匀，然后将AgVO3溶解液逐滴滴加进NH4VO3溶解液中得到混合溶液，调节混合溶液PH值至中性，在室温下避光磁力搅拌得到明黄色悬浮液，而后将混合溶液转移进高压反应釜中加热反应，反应后降温离心干燥得到AgVO3的纳米材料；⑵InVO4-AgVO3异质结材料的制备：取步骤⑴中的AgVO3的纳米材料超声分散于过量的超纯水中，然后在磁力搅拌下逐渐加入In(NO3)·4.5H2O,再加入聚乙烯吡咯烷酮进行超声，调节PH值至4，磁力搅拌得到混合液，随后将混合溶液转移至高压反应釜进行加热反应，反应后降温离心干燥得到InVO4-AgVO3异质结催化剂。3.按权利要求2所述的InVO4-AgVO3异质结催化剂的制备方法，其特征在于：上述步骤⑴和步骤⑵中溶液PH使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，张鑫，侯保荣，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37