一种La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种La掺杂改性BiVO<subgt;4</subgt;压电光催化剂的制备方法及其应用，属于压电光催化剂技术领域。本发明专利技术通过采用La掺杂BiVO<subgt;4</subgt;，改变了BiVO<subgt;4</subgt;的表面形貌，同时使得BiVO<subgt;4</subgt;晶胞参数和晶粒尺寸均变小，为压电光催化过程提供合适的吸附位点，增强光吸收能力，同时提高了BiVO<subgt;4</subgt;压电光催化剂在超声振动压电效应下对机械应力的响应灵敏度，在机械应力作用下，诱导BiVO<subgt;4</subgt;表面能带弯曲，增强压电效应，从而得到了能够利用压电与光的共同作用来降解污染物的La掺杂改性BiVO<subgt;4</subgt;压电光催化剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压电光催化剂，尤其涉及一种la掺杂改性bivo4压电光催化剂的制备方法及其应用。

技术介绍

1、2,4-二氯苯酚是一种有机化合物，难溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等有机溶剂，常用作合成杀虫剂和除草剂，使用过后会随着水流进入水环境，改变水体的化学性质。并且，2,4-二氯苯酚在水中不易自然降解，会长期存在于水体中，对水生生物构成持续威胁。因此，研究能够高效降解水中2,4-二氯苯酚的方法迫在眉睫。

2、光催化由于其高稳定性、环境友好性和易于操作等优势，在水环境修复领域成为有前景的解决方案之一。钒酸铋bivo4作为具备可见光催化活性的新型催化剂，近年来备受关注。但对于单一组分的光催化剂，由于其固有的能级结构，在光载流子复合速率高、氧化还原能力和可吸收光能力低等方面的限制，在实际工程应用中仍存在不足。稀土元素具有丰富的能级和特殊的4f电子结构，掺杂稀土元素后，可以扩宽原有光催化剂的光谱响应范围，极大提高光生电子和空穴对的转移和分离，从而提高光催化活性。但仅通过稀土掺杂、形貌调控或构建异质结等手段并不会对bivo4的能级结构产生影响。已有研究报道，外部电场对于光催化材料的能级结构和光生载流子的输运行为是极为有利的。但是，如何利用稀土元素制备具有压电光催化性能的bivo4催化剂还没有相关报道。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种la掺杂改性bivo4压电光催化剂的制备方法及其应用。本专利技术制备的la掺杂改性bivo4压电光催化剂能够利用压电与光的共同作用来降解污染物2,4-二氯苯酚。

2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：

3、本专利技术提供了一种la掺杂改性bivo4压电光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将bi(no3)3·5h2o和hno3溶液混合，得到混合液a；将nh4vo3和naoh溶液混合，得到混合液b；将所述混合液a和混合液b混合后进行第一搅拌，然后调节ph至碱性，得到混合液c；

5、(2)向步骤(1)得到的混合液c加入la(no3)3·6h2o并进行第二搅拌，然后进行水热反应，得到所述la掺杂改性bivo4压电光催化剂。

6、有益效果：本专利技术首先以五水合硝酸铋和偏钒酸铵为原料，分别将五水合硝酸铋和钒酸铵溶解于酸液和碱液中，然后将二者混合，在适宜的ph条件下进行反应，制备得到钒酸铋前驱体溶液。然后再以硝酸镧为原料加入钒酸铋前驱体溶液中，水热反应的过程中，不仅有部分镧掺杂到钒酸铋中，而且使钒酸铋由片状逐渐演化为球状形貌，比表面积大幅增加，同时活性位点的数量也大幅增加，为提高其光催化活性提供了有利条件。

7、bi(no3)3+la(no3)3+nh4vo3→含bi、la、v的配合物

8、含bi、la、v的配合物→沉淀

9、沉淀→干燥→laχbi1-xvo4

10、优选的，步骤(1)中，所述bi(no3)3·5h2o和nh4vo3的物质的量之比为1∶1，但是为了使保证反应完全，钒酸铵的用量可以比理论用量稍有过量，优选的，所述bi(no3)3·5h2o和nh4vo3的质量比为4.8507∶1.1796(折合成物质的量之比为1∶1.0085)。

11、优选的，步骤(1)中，所述bi(no3)3·5h2o和hno3溶液的用量比为0.01mol∶30ml；所述hno3溶液的浓度为4mol/l。

12、优选的，步骤(1)中，所述nh4vo3和naoh溶液的用量比为0.01mol∶30ml；所述naoh溶液的浓度为4mol/l。

13、优选的，步骤(1)和步骤(2)中，所述第一搅拌和第二搅拌的时间均为5h。

14、优选的，步骤(1)中，所述调节ph为调节ph至9。

15、优选的，步骤(2)中，以la在la掺杂改性bivo4压电光催化剂中的掺量计，所述la(no3)3·6h2o的用量为2～8mol％。

16、优选的，步骤(2)中，所述水热反应的温度为180℃，时间为12h。

17、本专利技术提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的la掺杂改性bivo4压电光催化剂，所述la掺杂改性bivo4压电光催化剂的形貌为球形。

18、本专利技术还提供了上述技术方案所述的la掺杂改性bivo4压电光催化剂在压电光催化降解2,4-二氯苯酚中的应用。

19、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：

20、本专利技术通过采用la掺杂bivo4，改变了bivo4的表面形貌，同时使得bivo4晶胞参数和晶粒尺寸均变小，为压电光催化过程提供合适的吸附位点，增强光吸收能力，同时提高了bivo4压电光催化剂在超声振动压电效应下对机械应力的响应灵敏度，在机械应力作用下，诱导bivo4表面能带弯曲，增强压电效应，从而得到了能够利用压电与光的共同作用来降解污染物的la掺杂改性bivo4压电光催化剂。

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【技术保护点】

1.一种La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3的物质的量之比为1∶1。

3.根据权利要求1所述的La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Bi(NO3)3·5H2O和HNO3溶液的用量比为0.01mol∶30mL；所述HNO3溶液的浓度为4mol/L。

4.根据权利要求1所述的La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述NH4VO3和NaOH溶液的用量比为0.01mol∶30mL；所述NaOH溶液的浓度为4mol/L。

5.根据权利要求1所述的La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，所述第一搅拌和第二搅拌的时间均为5h。

6.根据权利要求1所述的La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述调节pH为调节pH至9。

7.根据权利要求1所述的La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以La在La掺杂改性BiVO4压电光催化剂中的掺量计，所述La(NO3)3·6H2O的用量为2～8mol％。

8.根据权利要求1所述的La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水热反应的温度为180℃，时间为12h。

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的La掺杂改性BiVO4压电光催化剂，其特征在于，所述La掺杂改性BiVO4压电光催化剂的形貌为球形。

10.权利要求9所述的La掺杂改性BiVO4压电光催化剂在压电光催化降解2,4-二氯苯酚中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种la掺杂改性bivo4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的la掺杂改性bivo4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述bi(no3)3·5h2o和nh4vo3的物质的量之比为1∶1。

3.根据权利要求1所述的la掺杂改性bivo4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述bi(no3)3·5h2o和hno3溶液的用量比为0.01mol∶30ml；所述hno3溶液的浓度为4mol/l。

4.根据权利要求1所述的la掺杂改性bivo4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述nh4vo3和naoh溶液的用量比为0.01mol∶30ml；所述naoh溶液的浓度为4mol/l。

5.根据权利要求1所述的la掺杂改性bivo4压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟山，杨涵，张漓杉，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：