本发明专利技术公开了制备树叶状、管状和八角花状ＢｉＶＯ４的表面活性剂辅助水热法，即在搅拌条件下，将硝酸铋、偏钒酸铵、硝酸、三嵌段共聚物Ｐ１２３溶于２ｍｏｌ／Ｌ硝酸水溶液中，然后滴加１４ｗｔ％氨水，调节溶液的ｐＨ值至９，将上述含有黄色沉淀的溶液转移至内衬为聚四氟乙烯的不锈钢自压釜中，置于恒温箱中于１８０℃处理６ｈ，取出后让其自然冷却至室温，将处理后得到的产物６０℃干燥１２ｈ，然后烧结，即得到单斜白钨矿结构的树叶状ＢｉＶＯ４微米粒子。上述制备方法，当在ｐＨ＝１０和恒温箱中于１８０℃处理的条件下制得的样品为单斜白钨矿结构的管状钒酸铋微米粒子；在ｐＨ＝３和恒温箱中于８０℃处理的条件下制得的样品为单斜白钨矿结构的八角花状钒酸铋微米粒子。本发明专利技术具有原料便宜、工艺简单、目标产物粒子形貌和晶相结构可控等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及树叶状、管状和八角花状BiV(^的制备方法，具体地说涉及制备树叶 状、管状和八角花状BiV04微米粒子的表面活性剂辅助水热法。
技术介绍
随着社会经济的发展，能源和环境问题日益受到关注，解决能源短缺和环境污染 问题是实现可持续发展的迫切需要。光催化材料在解决能源和环境问题方面有重要的应用 前景。具有可见光响应能力的光催化材料能有效利用太阳能光解水制氢和消除有机污染 物。传统光催化材料1102因其带隙宽而只能吸收太阳光能中的紫外光，降低了其对太阳光 能的利用率。近年来，Bi2W06、 InV04、 Baln204、 SrCr04和BiV04等窄带隙的非钛基可见光响 应型催化剂的研制引起了人们广泛的关注。 钒酸铋具有单斜白钨矿型、四方白钨矿型和四方锆石型三种晶体结构，其制备方 法包括固相法、超声化学法、微波法、水热法以及沉淀法等，其中四方锆石型BiV04可采用低 温球磨法或沉淀法制备，而单斜白鸨矿型BiV04则可采用高温固相法、水热法或金属醇盐水 解法制得。研究表明，具有特定形貌和单斜白钨矿结构的BiV04表现出良好的可见光光催化 活性。例如，Yu等以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂在水热条件下制备了单斜白钨 矿晶相结构的BiV04 —维纳米纤维，平均直径为100nm，长度可达数微米，该BiV04 —维纳米 纤维的光催化活性高于由固相法所制得的BiV04粒子的(JQ Yu， et al. Chem. Lett. ，2005， 34 :850-851) 。 Zhang等以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂、以Bi (N03)3 5H20和 NH4V03为原料，经20(TC水热处理1. 5h后，合成了二维纳米片状钒酸铋(厚度为10-40nm)， 在太阳光照射下能有效地降解罗丹明B (L Zhang， et al. J. Phys. Chem. B， 2006， 110 : 2668-2673) 。 Zhou等Bi (N03) 3 *5H20和NH4V03为前驱体，用NaHC03调节溶液的pH值，在80°C 水热处理30h后，成功地制备出三维花状BiV04(L Zhou， et al. Crystal Growth Design, 2008,8(2) :728-733)。 Zhao等以Bi (N03)3和Na3V04 12H20为原料，在酸性条件下水热制 得树枝状单斜相钒酸铋，用可见光照射45min后，对罗丹明B的降解率高于90X (Y Zhao， et al. Chem. Eur. J. 2008， 14 :1601-1606) 。 Zhou等以Bi (N03)3 5H20和NH4V03为原料，采 用回流法制备了单斜白钨矿结构的BiV04单晶微米管(长800nm和壁厚100nm)，用可见光 照射3h后，对罗丹明B的降解率为96%，远高于由固相法制得的BiV(^对罗丹明B的降解 率16% (L Zhou， et al. J. Phys. Chem. C， 2007， 111 :13659-13664)。 迄今为止，尚无文献和专利报道过以P123为表面活性剂辅助的水热法制备具有 特定形貌的BiV04微米粒子。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供制备树叶状、管状和八角花状BiV04微米粒子的新方法。 本方法采用表面活性剂辅助水热法制备树叶状特定形貌的BiV04，即在搅拌条件下，按照硝酸铋偏钒酸铵硝酸三嵌段共聚物pi23(peo2。ppo7。peo2。)的摩尔数为 i : i : 10 : o. 034，将三嵌段共聚物pi23(peo2。ppo7。peo2。)、硝酸铋和偏钒酸铵先后溶于2mol/L硝酸水溶液中，向上述混合液中滴加14wt%氨水，调节溶液的pH值至9，得到黄色沉 淀。将上述含有黄色沉淀的溶液转移至内衬为聚四氟乙烯的不锈钢自压釜中(体积填充度 为80% )，并置于恒温箱中于18(TC处理6h，取出后让其自然冷却至室温。将处理后得到的 产物过滤、去离子水洗涤3次和无水乙醇洗涤3次，于6(TC干燥12h，在空气气氛中以1°C / mi n的升温速率升至40(TC灼烧4h后，即得到单斜白钨矿结构的树叶状BiV04微米粒子。 另外根据上述制备方法，当在pH二10和恒温箱中于18(TC处理的条件下制得的样 品为单斜白钨矿结构的管状钒酸铋微米粒子；在pH = 3和恒温箱中于8(TC处理的条件下 制得的样品为单斜白钨矿结构的八角花状钒酸铋微米粒子。 本专利技术具有原料便宜、工艺简单、目标产物粒子形貌和晶相结构可控等特点。 本专利技术采用以P123为表面活性剂、以硝酸铋和偏钒酸铵为金属源的水热法制备 树叶状、管状和八角花状BiV04微米粒子。表面活性剂P123在形成以上特定形貌的BiV04 微米粒子方面起到重要作用。 利用D8 ADVANCE型X射线衍射仪(XRD) 、ZEISS SUPRA 55型高分辨扫描电子显微 镜(HRSEM) 、 Shimadzu UV2450型紫外-可见光谱(UV-Vis)仪等仪器表征所得目标产物的 结构、形貌与吸光性能。结果表明，采用依照本专利技术方法所制得的钒酸铋样品具有单斜晶体 结构，粒子形貌呈现为树叶状、管状和八角花状，在可见光区具有明显的吸收。附图说明 为了进一步了解本专利技术，下面以实施例作详细说明，并给出附图描述本专利技术得到 的具有单斜晶体结构的树叶状、管状和八角花状BiV04微米粒子，其中 图1为所制得的BiV04样品的XRD谱图，其中曲线(a)、 (b)和(c)分别为实施例 1 、实施例2和实施例3样品的XRD谱图。 图2为所制得的BiV04样品的HRSEM照片，其中图2(a)、2(b)和2 (c)分别为实施 例1、实施例2和实施例3样品的HRSEM照片。 图3为所制得的BiV04样品的UV-Vis谱图。其中曲线(a) 、 (b)和(c)分别为实 施例2、实施例3和实施例1样品的UV-Vis谱图。具体实施例方式实施例1 :在搅拌条件下，将1. 972g三嵌段共聚物P123 (PE02。PP07。PE02。)加入到 50mL丽03溶液(2mol/L)中，再加入10mmolBi (N03)3 *5H20，最后加入lOmmol朋^03，待完全 溶解后得到黄色溶液，用14wt %的氨水调节混合溶液的pH值至9，将所得溶液转移至装有 聚四氟乙烯内衬(体积为100mL)的自压釜中(体积填充度80% )于18(TC恒温处理6h，经 抽滤、水洗3次和无水乙醇洗涤3次后所得黄色粉末于6(TC干燥12h，再在马弗炉中于空气 气氛下以1°C /min的速率从室温升至40(TC并在该温度下保持4h，即得到单斜晶体结构的 树叶状钒酸铋微米粒子，吸收边界为515nm。其XRD谱图见图1 (a) ， HRSEM照片见图2 (a)， UV-Vis谱图见图3(c)。 实施例2 :在搅拌条件下，将1. 972g P123加入到50mL腦3溶液(2mol/L)中，再加入lOmmol Bi (N03)3 5H20，最后加入10mmolNH4V03，待完全溶解后得到黄色溶液，用 14wt^的氨水调节混合溶液的pH值至10，将所得溶液转移至装有聚四氟乙烯内衬(体积为 lOOm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备树叶状ＢｉＶＯ↓［４］微米粒子的表面活性剂辅助水热法，其特征在于，包括以下步骤：在搅拌条件下，按照硝酸铋∶偏钒酸铵∶硝酸∶三嵌段共聚物Ｐ１２３（ＰＥＯ↓［２０］ＰＰＯ↓［７０］ＰＥＯ↓［２０］）的摩尔比为１∶１∶１０∶０．０３４，将三嵌段共聚物Ｐ１２３（ＰＥＯ↓［２０］ＰＰＯ↓［７０］ＰＥＯ↓［２０］）、硝酸铋和偏钒酸铵先后溶于２ｍｏｌ／Ｌ硝酸水溶液中，向上述混合液中滴加１４ｗｔ％氨水，调节溶液的ｐＨ值至９，得到黄色沉淀。将上述含有黄色沉淀的溶液转移至内衬为聚四氟乙烯的不锈钢自压釜中，不锈钢自压釜体积填充度为８０％，并置于恒温箱中于１８０℃处理６ｈ，取出后让其自然冷却至室温。将处理后得到的产物过滤、去离子水洗涤３次和无水乙醇洗涤３次，于６０℃干燥１２ｈ，在空气气氛中以１℃／ｍｉｎ的升温速率升至４００℃灼烧４ｈ后，即得到单斜白钨矿结构的树叶状ＢｉＶＯ↓［４］微米粒子。
【技术特征摘要】
一种制备树叶状BiVO4微米粒子的表面活性剂辅助水热法，其特征在于，包括以下步骤在搅拌条件下，按照硝酸铋∶偏钒酸铵∶硝酸∶三嵌段共聚物P123(PEO20PPO70PEO20)的摩尔比为1∶1∶10∶0.034，将三嵌段共聚物P123(PEO20PPO70PEO20)、硝酸铋和偏钒酸铵先后溶于2mol/L硝酸水溶液中，向上述混合液中滴加14wt％氨水，调节溶液的pH值至9，得到黄色沉淀。将上述含有黄色沉淀的溶液转移至内衬为聚四氟乙烯的不锈钢自压釜中，不锈钢自压釜体积填充度为80％，并置于恒温箱中于180℃处理6h，取出后让其自然冷却至室温。将处理后得到的产物过滤、去离子水洗涤3次和无水乙醇洗涤3次，于60℃干燥12h，在空气气氛中以1℃/min的升温速率升至400℃灼烧4h后，即得到单斜白钨矿结构的树叶状BiVO4微米粒子。2. —种制备管状BiV04微米粒子的表面活性剂辅助水热法，其特征在于，包括以下步骤在搅拌条件下，按照硝酸铋偏钒酸铵硝酸三嵌段共聚物pi23(pec^。ppo7。peoJ的 摩尔比为i : i : io : o.034，将三嵌段共聚物pi23(peo2。ppo7。peo2。)、硝酸铋和偏钒酸铵先后溶于2mol/L硝酸水溶液中，向上述混合液中滴加14wt^氨水，调节溶液的pH值至10，得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴洪兴，孟雪，张磊，赵振璇，高宝族，何洪，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。