一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料，包括单斜BiVO4晶体、Cu2O纳米材料和Co3O4纳米材料，所述单斜BiVO4晶体包括{010}晶面和{110}晶面，所述Cu2O纳米材料沉积于所述{010}晶面，所述Co3O4纳米材料沉积于所述{110}晶面。本发明专利技术用于甲醛降解的钒酸铋复合材料在可见光照射下展现出高效的甲醛降解效率，减少了电子空穴复合率，大大提升了光催化除甲醛的效率。本发明专利技术还提供了该用于甲醛降解的钒酸铋复合材料的应用。的钒酸铋复合材料的应用。的钒酸铋复合材料的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料及其应用


[0001]本专利技术涉及光催化
，具体涉及一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料，本专利技术还涉及该用于甲醛降解的钒酸铋复合材料在催化甲醛降解上的应用。

技术介绍

[0002]从建筑和装饰材料中释放的甲醛(HCHO)是对人体健康有害的典型室内空气污染物。长期暴露于ppm级的HCHO污染物会刺激眼睛、鼻子和呼吸道，引发头痛和肺部疾病，甚至癌症。广泛使用的消除甲醛污染物的方法包括等离子体技术，物理吸附，生物吸附等，这些方法耗时耗力，吸附能力有限且效率低下。室温光催化氧化作为一种环保节能技术，可将甲醛完全分解为二氧化碳和水，是去除甲醛污染物的理想方法。
[0003]在过去的几十年间，二氧化钛(TiO2)是研究最多的光催化剂。但是使用太阳能的TiO2的应用受到其大带隙(3.2eV)和低量子效率的高度限制。宽带隙半导体光催化剂，只能吸收紫外或近紫外区域的光，仅占太阳能总量的5％。而约45％的太阳光处于可见光波长区域(Vis，400-800nm)，50％处于近红外光(NIR，>800nm)。因此，目前研究的核心问题是如何提高光催化剂的光吸收。钒酸铋(BiVO4)是一种有前途的可见光驱动半导体光催化剂，具有生产成本低，毒性低，稳定性高和窄带隙(2.4eV)，对可见光激发具有良好的响应。因此，利用钒酸铋(BiVO4)独有的特性开发出一种应用于室内甲醛降解的可见光催化产品，成为当下一大研究热点。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料，本专利技术还提供了一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料的制备方法，本专利技术还提供了该用于甲醛降解的钒酸铋复合材料在催化甲醛降解上的应用，以解决现有甲醛光催化剂存在的仅能利用高能量的紫外光进行光促催化降解，而不能利用可将光或者近红外光进行甲醛降解的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料，包括单斜BiVO4晶体、Cu2O纳米材料和Co3O4纳米材料，所述单斜BiVO4晶体包括{010}晶面和{110}晶面，所述Cu2O纳米材料沉积于所述{010}晶面，所述Co3O4纳米材料沉积于所述{110}晶面。
[0006]本专利技术用于甲醛降解的钒酸铋复合材料包括单斜BiVO4晶体、Cu2O纳米材料和Co3O4纳米材料，所述单斜BiVO4晶体包括{010}晶面和{110}晶面，所述Cu2O纳米材料沉积于所述{010}晶面，所述Co3O4纳米材料沉积于所述{110}晶面。单斜BiVO4晶体是一种有前途的可见光驱动半导体光催化剂，具有生产成本低，毒性低，稳定性高和窄带隙(2.4eV)，对可见光激发具有良好的响应。借助于单斜BiVO4晶体不同的晶面以使Cu2O纳米材料和Co3O4纳米材料沉积于单斜BiVO4晶体的不同晶面上，提升光催化活性，并且Cu2O/Co3O4/BiVO4复合材料在可见光照射下展现出高效的甲醛降解效率，减少了电子空穴复合率，大大提升了光催化除甲醛的效率。
[0007]优选的，所述{010}晶面与{110}晶面的表面积之比为10％～90％。合适比例的
{010}晶面和{110}晶面能够确保沉积的Cu2O纳米材料和Co3O4纳米材料比例合适，通过Cu2O纳米材料和Co3O4纳米材料配合提升复合材料的甲醛降解速率。
[0008]优选的，所述{010}晶面与{110}晶面的表面积之比为26％～75％。
[0009]优选的，所述所述{010}晶面与{110}晶面的表面积之比为64％。
[0010]第二方面，本专利技术还提供了一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]制备单斜BiVO4晶体：提供NH4VO3与Bi(NO3)3·
5H2O，将两者溶于硝酸溶液并使用氨水调节混合溶液pH至2～4后，向混合液中添加NaCl并剧烈搅拌、老化，再将老化后的混合液水热反应12～60h，水热反应温度为373～573K，水热反应后用去离子水洗涤反应物并干燥，最后将干燥后的反应物转移至673～873K条件下焙烧2～4h，制得单斜BiVO4晶体；
[0012]制备Cu2O/BiVO4复合材料：将制得的单斜BiVO4晶体分散于去离子水中得到BiVO4溶液，向BiVO4溶液中添加Cu(NO3)2·
3H2O和第一牺牲剂并搅拌均匀，将混合液转移至300～500W灯下照射1～8h，将照射后的溶液过滤、洗涤和干燥，再将干燥后的反应物转移至333～373K下保持6～24h，制得Cu2O/BiVO4复合材料；
[0013]制备Cu2O/Co3O4/BiVO4复合材料：将制得的Cu2O/BiVO4复合材料分散于去离子水中得到Cu2O/BiVO4复合材料溶液，向Cu2O/BiVO4复合材料溶液中添加Co(NO3)3·
6H2O和第二牺牲剂并搅拌均匀，将混合液转移至300～500W灯下照射1～8h，将照射后的溶液过滤、洗涤和干燥，再将干燥后的反应物转移至333～373K下保持6～24h，制得Cu2O/Co3O4/BiVO4复合材料，即钒酸铋复合材料。
[0014]本专利技术提供的用于甲醛降解的钒酸铋复合材料的制备方法包括制备单斜BiVO4晶体步骤、制备Cu2O/BiVO4复合材料步骤和制备Cu2O/Co3O4/BiVO4复合材料，通过制备单斜BiVO4晶体步骤制备出单斜BiVO4晶体，单斜BiVO4晶体具有{010}晶面和{110}晶面，由于其两个晶面具有不同的电子分布情况，借助于牺牲剂的辅助作用以帮助Cu2O和Co3O4分布沉积于不同的晶面上，制得钒酸铋复合材料。
[0015]优选的，在制备单斜BiVO4晶体步骤中，所述NH4VO3与Bi(NO3)3·
5H2O的摩尔比为1:1，向混合液中添加NaCl后，NaCl的浓度为0.04～0.5mol/L。
[0016]优选的，在制备单斜BiVO4晶体步骤中，向混合液中添加NaCl并剧烈搅拌1～5h，所述老化时间为2～10h。
[0017]优选的，在制备Cu2O/BiVO4复合材料步骤中，所述第一牺牲剂为甲醇；
[0018]添加完甲醇后，混合液中Cu(NO3)2·
3H2O的质量分数为5～10％，甲醇的质量分数为5～10％。
[0019]优选的，在制备Cu2O/Co3O4/BiVO4复合材料步骤中，所述第二牺牲剂为NaIO3；
[0020]添加完NaIO3后，混合液中Co(NO3)3·
6H2O的质量分数为5～10％，混合液中NaIO3的浓度为0.5mol/L。
[0021]优选的，在制备Cu2O/BiVO4复合材料步骤中，添加完甲醇后将混合液转移至超声条件下超声20～40min；
[0022]在制备Cu2O/Co3O4/BiVO4复合材料步骤中，添加完NaIO3后将混合液转移至超声条件下超声20～40min。
[0023]优选的，在制备Cu2O/BiVO4复合材料步骤中和制备Cu2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于甲醛降解的钒酸铋复合材料，其特征在于，包括单斜BiVO4晶体、Cu2O纳米材料和Co3O4纳米材料，所述单斜BiVO4晶体包括{010}晶面和{110}晶面，所述Cu2O纳米材料沉积于所述{010}晶面，所述Co3O4纳米材料沉积于所述{110}晶面。2.如权利要求1所述的用于甲醛降解的钒酸铋复合材料，其特征在于，所述{010}晶面与{110}晶面的表面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：庾翔，张建华，
申请(专利权)人：深圳瀚光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：