本发明专利技术公开了多形貌稀土掺杂BiVO4复合光催化剂及其制备方法，该复合光催化剂组分为：Ln(1-x)BixVO4，其中Ln=La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Dy，Er，Y；x=0.01~0.3mol%。本发明专利技术的光催化剂具有不同的形貌，在较宽的波长范围内光分解有毒有害的酚类、醛类、染料类等各种有机污染物，制备工艺简单，目标产物的形貌和晶相结构可控，比表面积大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化材料，尤其涉及ー种多形貌稀土掺杂BiVO4复合光催化剂及其制备方法。
技术介绍
太阳能一直被人们认为是ー种储量丰富可持续性利用的自然能源，但是人类对其利用仍然十分有限。光催化技术作为一种可以直接利用太阳能水解制氢和深度降解环境中高毒性有机污染物的新型催化技术，在21世纪能源和环境等应用方面都十分具有前景。BiVO4作为ー种具有无毒性、高稳定性以及强可见光响应等优点的新型半导体光催化 材料，被很多研究者所关注。随着人们对光催化剂的深入研究发现，催化剂的微观形貌、颗粒尺寸以及晶格组成都是影响其光催化性能的重要因素。而在反应体系中加入表面活性助剂或者掺杂稀土金属离子都能对催化剂的形貌、尺寸以及晶格结构产生影响，是比较常用的一种催化剂改性方法。例如以こニ胺四こ酸钠(EDTA)为表面活性剂，在水热条件下可获得五角星形状薄片形状的BiVO4,其光催化活性较未经表面活性剂改性的样品提高了 50%以上(S. M. Sun etal. Ind. Eng. Chem. Res. 2009，48 :1735 - 1739)。Cao 等人通过将 La3+掺杂到 Ti02_xFx光催化剂中，提高了催化剂的可见光响应和对次甲基蓝的降解效果(G.X. Gao et al. J.Am. Ceram. Soc. , 2010, 93: 25 - 27)。
技术实现思路
本专利技术的目的在干提供ー种多形貌稀土掺杂BiVO4M合光催化剂及其制备方法，结合表面活性剂和稀土金属离子掺杂改性光催化剂方面的优势，通过控制稀土离子、物料配比以及水热合成条件，得到不同形貌的LnxBi(1_x)VO4催化剂，催化剂比表面积大，并且具有很好的可见光催化性能。本专利技术的技术解决方案是该稀土掺杂BiVO4复合光催化剂的组成为=LnxBi(1_x)VO4，其中 Ln=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Er, Y ；x=0. 01-0. 3 mol%。该复合光催化剂的制备方法包括以下步骤 O配置等摩尔浓度的HNO3和NaOH溶液，摩尔浓度为I飞mol/L ； 2)取一定量的Bi(NO3)3 · 5H20溶解在一定体积的HNO3溶液，然后加入一定量的EDTA超声10 30min溶解得到溶液a ； 3)取一定量的NH4VO3溶解在一定体积的NaOH溶液中得到溶液b，然后将溶液b逐渐滴加到溶液a中，搅拌f 3h，加入掺杂镧系元素Ln (NO3) 3得到黄色的悬浊液； 4)取一定量的无水こ醇加入到上述悬浊液中，继续搅拌I 2h得到反应前躯体； 5)将前躯体放入高压反应釜中，在100 200°C的水热温度中，水热反应2 IOh得产物，将产物分别用无水こ醇和水洗涤2-3次，放入40 100°C真空干燥箱中干燥数小时，得到催化剂。其中，Bi(NO3)3· 5H20 与 NH4VO3 摩尔质量比为 I: O. 5 I: I. 5，Bi(NO3)3 · 5H20 与EDTA的摩尔质量比为1:0. I 1:2。其中，Bi (NO3)3与掺杂镧系元素Ln(NO3)3的摩尔质量比为I:O. 01 I:O. 3。其中，HNO3与 NaOH 体积比 I:O. 5 1: 3，HNO3 与 CH3CH2OH 的体积比为 I:O. 2 1:10。本专利技术具有以下优势I、在醇-水热条件下，以EDTA作为表面活性剂及具有特殊外围电子结构的稀土元素为掺杂离子，对BiVO4进行改性处理，得到了具有多种形貌、高比表面积和高催化性能的光催化剂， 催化剂合成成本较低，无污染；2、形貌结构可控，制备的LnxBi(1_x)V04催化剂具有空心管状、空心椭球状以及规则多面体等多种形貌；3、改性的催化剂具有较大的比面积；4、对亚甲基蓝的光催化降解效果明显高于未改性的BiV04。附图说明图I为不同稀土元素改性的BiVO4的扫描电镜图，其中(a)为Sm掺杂改性的BiVO4,(b)为Ce掺杂改性的BiVO4, (c)为Dy掺杂改性的BiV04。图2不同稀土元素改性BiVO4的比表面积。图3为不同稀土元素改性BiVO4对次甲基蓝的可见光光催化降解曲线图，其中a、b、c分别为实例1、2、3样品的催化降解曲线图。具体实施例方式下面结合具体实施实例对本专利技术进行说明，这些实施例用于理解技术解决方案，不能理解为是对技术解决方案的限制。实施例I :依下面步骤合成Sm掺杂的BiVO4 1)称取2. 425g Bi (NO3)3 5H20 溶于 IOmL 2mol/L 的 HNO3 溶液中，然后加入 O. 9304g的EDTA超声30min溶解得到溶液a，称取O. 5800g NH3VO4溶于20mL 2mol/L的NaOH溶液得到溶液b ； 2)在不断搅拌的情况下将上述的溶液b逐渐滴加到溶液a中，搅拌2h后加入O.0005mol的Sm(NO3) 3，继续搅拌Ih得黄色悬浊液，再加入IOmL无水こ醇继续搅拌2h得反应前躯体； 3)将反应前躯体移至以白色聚四氟こ烯为内衬的不锈钢反应釜中，放入140°C恒温箱中水热处理6h ； 4)过滤提取反应产物，将得到的产物用去离子水和无水こ醇洗涤2 3次至滤液的pH值为中性，再在80°C烘箱中干燥6h，得到空心管状的Sm掺杂的BiVO4催化剂，如图I (a)所/Jn ο实施例2 :依下面步骤合成Ce的BiVO4 1)称取2. 425g Bi(NO3)3 5H20 溶于 5mL 4mol/L 的 HNO3 溶液中，然后加入 O. 9304g的EDTA超声20min溶解得到溶液a，称取O. 5510g NH3VO4溶于IOmL 4mol/L的NaOH溶液得到溶液b ； 2)在不断搅拌的情况下将上述的溶液b逐渐滴加到溶液a中，搅拌1.5h后加入O.OOlmol的Ce (NO3) 3，继续搅拌30min得黄色悬浊液，再加入15mL无水こ醇搅拌Ih得反应前躯体； 3)将反应前躯体移至以白色聚四氟こ烯为内衬的不锈钢反应釜中，放入120°C恒温箱中水热处理6h ； 4)过滤提取反应产物，将得到的产物用去离子水和无水こ醇洗涤2 3次至滤液的pH值为中性，再在80°C烘箱中干燥6h，得到空心椭球状的Ce掺杂的BiVO4催化剂，如图I (b)所/Jn ο实施例3 :依下面步骤合成Dy掺杂的BiVO4 1)称取2. 425g Bi (NO3)3 5H20溶于 2. 5mL 6mol/L 的 HNO3溶液中，然后加入 O. 9304g 的EDTA超声IOmin溶解得到溶液a，称取O. 5220g NH3VO4溶于5mL 6mol/L的NaOH溶液得至IJ溶液b ； 2)在不断搅拌的情况下将上述的溶液b逐渐滴加到溶液a中，搅拌Ih后加入O. 00025mol的Dy (NO3) 3，继续搅拌30min得黄色的悬池液，再加入20mL无水こ醇30min得反应前躯体； 3)将反应前躯体移至以白色聚四氟こ烯为内衬的不锈钢反应釜中，放入160°C恒温箱中水热处理4h ； 4)过滤提取反应产物，将得到的产物用去离子水和无水こ醇洗涤2 3次至滤液的pH值为中性，再在80°C烘箱中干燥6h，得到规则多面体的Dy掺杂的BiVO4催化剂，如图I (c)所/Jn ο实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.多形貌稀土掺杂BiVO4M合光催化剂，其特征是该复合光催化剂的组成为LnxBi(1_x)VO4，其中 Ln=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Er, Y ；x=0. 01-0. 3 mol%。2.多形貌稀土掺杂BiVO4复合光催化剂的制备方法，其特征是该复合光催化剂的制备方法包括以下步骤 O配置等摩尔浓度的HNO3和NaOH溶液，摩尔浓度为I飞mol/L ； 2)取一定量的Bi(NO3)3 · 5H20溶解在一定体积的HNO3溶液，然后加入一定量的EDTA超声10 30min溶解得到溶液a ； 3)取一定量的NH4VO3溶解在一定体积的NaOH溶液中得到溶液b，然后将溶液b逐渐滴加到溶液a中，搅拌f 3h，加入掺杂镧系元素Ln (NO3) 3得到黄色的悬浊液； 4)取一定量的无水こ醇加入到上述悬浊液中，继续搅拌I 2h得到反应前躯体； 5)将前躯体放入高压...
【专利技术属性】
技术研发人员：张莉莉，龙金鑫，仲慧，周守勇，赵宜江，汪信，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：
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