一种由纳米棒组成的微米立方体状等比例制造技术

本发明专利技术公开了一种由纳米棒组成的微米立方体状等比例

【技术实现步骤摘要】
一种由纳米棒组成的微米立方体状等比例BiVO4与Bi2VO5二元异质结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于无机材料领域，特别涉及一种由纳米棒组成的微米立方体状等比例
BiVO4与
Bi2VO5二元异质结构及其制备方法
。

技术介绍

[0002]BiVO4因其色泽鲜亮
、
无毒环保等特点，早期的研究多集中于作为替代传统镉黄
、
铬黄的一种性能优异的黄色无机颜料
。
然而，由于其在铁电
、
铁磁
、
声光
、
光催化性方面的特殊性能
(
吴斌，王军
.
钒酸铋可见光催化剂的研究进展
[J].
甘肃冶金，
2016
，
38(5)
：
116
‑
118)
，钒酸铋材料在作为气体传感器
、
正温度系数热敏电阻
、
锂离子电池正极材料
、
光解产氢
、
光催化降解有机污染物等领域都具有广泛应用前景
(Ribeiro F W P
，
Moraes F C
，
Pereira E C
，
et al.New application for the BiVO4photoanode
：
A photoelectroanalytical sensor for nitrite[J].Electrochem.Commun.
，
2015
，
61
：1‑4；
Zhao Y
，
Xie Y
，
Zhu X
，
et al.Surfactaut
‑
free synthesis of hyperbranched monoclinic bismuth vanadate and its applications in photocatalysis
，
gas sensing
，
and lithium
‑
ion batteries[J].Chem.Eur.J.
，
2008
，
14(5)
：
1601
‑
1606)。
目前，环境污染与能源问题随着社会发展日益显著，由于光催化技术可产生巨大的环境
、
社会和经济效益，
BiVO4作为一种新型光催化材料受到了人们广泛的关注与研究
。
钒酸铋属于多晶型化合物，主要有单斜相
、
四方相白钨矿型与四方锆石型三种
(Nagabhushana GP
，
Nagaraju G
，
Chandrappa GT.Synthesis of bismuth vanadate
：
its application in H2evolution and sunlight
‑
driven photodegradation[J].J Mater ChemA.2013
，1：
388
‑
94)。
不同晶型的钒酸铋半导体由于其禁带宽度
、
结构等方面的不同，其性质和应用存在较大差异
。
据报道，三种晶相中，单斜晶型钒酸铋的
Bi
‑
O
多面体由
Bi6s
轨道和
O2p
轨道杂化而成，其电子结构变形明显
、
价带电势升高，禁带宽度降低，光催化性能最好
(Zeng J
，
Zhong J
，
Li J
，
et al.Improvement of photocatalytic activity under solar light of BiVO4microcrystals synthesized by surfactant
‑
assisted hydrothermal method[J].Mat.Sci.Semicon.Proc
，
2014
，
27
：
41
‑
46)。
[0003]然而，一般而言，由于光激发电子
‑
空穴对的分离效率低下，单一
BiVO4材料仍表现出较低光氧化活性
(Parmar K P S
，
Kang H J
，
Bist A
，
et al.Photocatalytic and photoelectrochemical water oxidation over metal
‑
doped monoclinic BiVO4photoanodes[J].ChemSusChem
，
2012
，
5(10)
：
1926
‑
1934)。
对此，与单组分光催化剂相比，不同半导体材料
(Yao W
，
Iwai H
，
Ye J.Effects of molybdenum substitution on the photocatalytic behavior of BiVO4[J].Dalton Trans.
，
2008(11)
：
1426
‑
1430)
或不同物相间
(
戈磊，张宪华
.
微乳液法合成新型可见光催化剂
BiVO4及光催化性能研究
[J].
元机材料学报，
2009
，
24(3)
：
453
‑
456)
的复合异质结已被认为是在可见光下开发高效材料的一种有利方法，它可以结合各组分的优点以显示协同效应，能有效促进电子
‑
空穴分离，以最大
限度地减少电子
‑
空穴复合造成的能量损失
。
[0004]此外，材料的光催化活性受其形貌尺寸及结构等因素的影响
。
例如，微纳米尺寸的光催化剂材料具有量子效应，其价带和导带的氧化还原能力得到增强，能够提升钒酸铋的光催化性能
(Wang X
，
Feng J
，
Bai Y
，
et al.Synthesis
，
properties
，
and applications of hollow micro
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种由纳米棒组成的微米立方体状等比例
BiVO4与
Bi2VO5二元异质结构及其制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)
反应溶液的配置分析纯
NH4VO3通过
800rpm
的磁力搅拌
15min
充分溶解于
85mL
的蒸馏水溶剂中，构成溶液
A
；分析纯
Bi(NO3)3·
5H2O
与十二烷基苯磺酸钠
SDBS
通过
800rpm
的磁力搅拌搅拌
15min
充分溶解于
115mL
的蒸馏水溶剂中，共同构成溶液
B
；在剧烈搅拌溶液
A
的同时逐滴加入溶液
B
，滴加完成后持续搅拌
10min
得到反应溶液
C
；
(2)
钒酸铋基材料的制备反应溶液
C
在品牌型号为“美的牌
PJ21C
‑
AU”、
加热功率为
1000W、
工作频率为
2450MHz、
反应体系为常压
、
并配有冷凝回流系统的微波反应器中加热至
100℃
进行回流反应，对制备的固液悬浊产物以
5000rpm
的转速离心处理
2min
；依次用蒸馏水清洗8～
10
次
、
无水乙醇洗涤1～2次；于
70℃
的温度下在烘箱内干燥
24h
，即可获得
BiVO4与
Bi2VO5二元异质钒酸铋基微米立方体材料
。2.
根据权利要求1所述的由纳米棒组成的微米立方体状等比例
BiVO4与
Bi2VO5二元异质结构的其制备方法，其特征在于：所述步骤
(1)
中
NH4VO3、Bi(NO3)3·
5H2O
及十二烷基苯磺酸钠
SDBS
三种原料的摩尔配比为
V∶SDBS∶Bi
＝
3∶0.5∶2
或
V∶SDBS∶Bi
＝
3∶1∶2
，当原料摩尔比为
V∶SDBS∶Bi
＝
3∶0.5∶2
时，三种原料质量分别为：
0.7457g
的
NH4VO3、0.3703g
的
SDBS
及
2.0615g
的
Bi(NO3)3·
5H2O
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨，赵一璟，王笛笛，刘鹏超，王晴，张美琪，刘苒，苏碧煌，曲杰，袁妍，王志涛，孙嬿，李春生，王健，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：