一種高活性納米磷酸鉍光催化劑的仿生合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高活性納米磷酸鉍光催化劑的仿生合成方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為：一種高活性納米磷酸鉍光催化劑的仿生合成方法，包括以下步驟：（1）將可溶性淀粉溶于1mol/L的硝酸溶液中，攪拌均勻后，加入硝酸鉍，繼續(xù)攪拌2h，得混合溶液，其中可溶性淀粉與硝酸鉍的摩爾比為1-4:1；（2）向步驟（1）所制得的混合溶液中加入與硝酸鉍等摩爾的磷酸鹽，攪拌0.5h，用氨水調(diào)節(jié)pH=1-7，繼續(xù)攪拌0.5h，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中150-210℃水熱反應(yīng)6-24h，離心分離，洗滌，60℃真空干燥4h，再于400-500℃溫度煅燒2h，即制得高活性納米磷酸鉍光催化劑。本發(fā)明制備的高活性納米磷酸鉍光催化劑為納米材料，具有較高的光催化活性，高于P25和普通水熱法制備的磷酸鉍光催化劑。
【專利說明】一種高活性納米磷酸鉍光催化劑的仿生合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光催化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高活性納米磷酸鉍光催化劑的仿生合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光催化降解污染物作為一項(xiàng)高級(jí)氧化技術(shù)，用于環(huán)境修復(fù)極具應(yīng)用前景，也得到了越來越多的關(guān)注。而光催化劑是這項(xiàng)技術(shù)的核心，在眾多的半導(dǎo)體光催化劑中，TiO2由于其生物惰性、強(qiáng)氧化性、低成本高效率、耐光腐蝕和化學(xué)腐蝕性以及強(qiáng)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最適合用于環(huán)境污染治理的光催化劑。但TiO2仍有一些自身難以克服的缺點(diǎn)，如太陽光利用率低，光生空穴-電子的復(fù)合率高，分離回收困難等。因此，開發(fā)新型的光催化劑成為光催化領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。
[0003]近年來對(duì)BiPO4光催化活性的研究逐漸增多，BiPO4表現(xiàn)出很高的紫外光催化活性。光催化劑的晶相結(jié)構(gòu)、形貌尺寸等是影響其紫外光催化活性的主要因素，而這些又與其合成方法和制備條件有著密不可分的關(guān)系。納米光催化材料因其具有更大的比表面積，往往表現(xiàn)出更優(yōu)異的光催化活性。而通常的BiPO4制備的方法，如共沉淀法，水熱法和固相法，較難制備出納米顆粒的BiPO4,因此尋找一種簡單、易操作且環(huán)境友好的制備高活性納米BiPO4光催化劑的方法很有意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供了一種簡單易行且環(huán)境友好的高活性納米磷酸鉍光催化劑的仿生合成方法，該方法制得的磷酸鉍光催化劑為粒徑10-50nm的納米材料。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種高活性納米磷酸鉍光催化劑的仿生合成方法，其特征在于包括以下步驟:(1)將可溶性淀粉溶于lmol/L的硝酸溶液中，攪拌均勻后，加入硝酸鉍，繼續(xù)攪拌2h，得混合溶液，其中可溶性淀粉與硝酸鉍的摩爾比為1-4:1 ; (2)向步驟(I)所制得的混合溶液中加入與硝酸鉍等摩爾的磷酸鹽，攪拌0.5h，用氨水調(diào)節(jié)pH=l-7，繼續(xù)攪拌0.5h，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中150-210°C水熱反應(yīng)6-24h，離心分離，洗滌，60°C真空干燥4h，再于400-500°C溫度煅燒2h，即制得高活性納米磷酸鉍光催化劑。所述的磷酸鹽為磷酸二氫鈉、磷酸二氫銨、磷酸氫二鈉、磷酸氫二銨、磷酸鈉或磷酸銨。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)本發(fā)明避免了在有機(jī)溶劑中或者在有機(jī)溶劑和水的混合溶劑中合成，同時(shí)也避免了使用對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)基質(zhì)來控制形貌和尺寸，因而是一種環(huán)境友好的合成方法；(2)制備的BiPO4為納米材料，具有很高的光催化活性，高于P25和普通水熱法制備的BiPO4光催化劑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的高活性納米磷酸鉍光催化劑的掃描電鏡圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制得的高活性納米磷酸鉍光催化劑的透射電鏡圖，圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制得的高活性納米磷酸鉍光催化劑1、P25和普通水熱法制備的磷酸鉍光催化劑對(duì)羅丹明B降解率的對(duì)比曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0009]實(shí)施例1
將0.685g可溶性淀粉溶于lmol/L的硝酸溶液中，攪拌均勻后，加入Immol硝酸鉍，繼續(xù)攪拌2h,得混合溶液；向該混合溶液中加入Immol磷酸二氫鈉,攪拌0.5h,用氨水調(diào)節(jié)pH=l，繼續(xù)攪拌0.5h，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中180°C水熱反應(yīng)24h，離心分離，洗滌，60°C真空干燥4h，再于450°C溫度煅燒2h，即制得高活性納米磷酸鉍光催化劑1，圖1是本實(shí)施例制得的高活性納米磷酸鉍光催化劑的掃描電鏡圖，圖2是本實(shí)施例制得的高活性納米磷酸鉍光催化劑的透射電鏡圖，由圖可知制得的磷酸鉍光催化劑I的粒徑為10-50nm。
[0010]實(shí)施例2
將0.343g可溶性淀粉溶于lmol/L的硝酸溶液中，攪拌均勻后，加入Immol硝酸鉍，繼續(xù)攪拌2h,得混合溶液；向該混合溶液中加入Immol磷酸二氫銨,攪拌0.5h,用氨水調(diào)節(jié)pH=4，繼續(xù)攪拌0.5h，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中180°C水熱反應(yīng)24h，離心分離，洗滌，60°C真空干燥4h，再于400°C溫度煅燒2h，即制得高活性納米磷酸鉍光催化劑2。
[0011]實(shí)施例3
將1.37g可溶性淀粉溶于lmol/L的硝酸溶液中，攪拌均勻后，加入Immol硝酸鉍，繼續(xù)攪拌2h,得混合溶液；向該混合溶液中加入Immol磷酸氫二鈉,攪拌0.5h,用氨水調(diào)節(jié)pH=7，繼續(xù)攪拌0.5h，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中210°C水熱反應(yīng)6h，離心分離，洗滌，60°C真空干燥4h，再于500°C溫度煅燒2h，即制得高活性納米磷酸鉍光催化劑3。
[0012]實(shí)施例4
將0.6g可溶性淀粉溶于lmol/L的硝酸溶液中，攪拌均勻后，加入Immol硝酸鉍，繼續(xù)攪拌2h,得混合溶液；向該混合溶液中加入Immol磷酸氫二銨,攪拌0.5h,用氨水調(diào)節(jié)pH=2，繼續(xù)攪拌0.5h，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中210°C水熱反應(yīng)8h，離心分離，洗滌，60°C真空干燥4h，再于480°C溫度煅燒2h，即制得高活性納米磷酸鉍光催化劑4。
[0013]實(shí)施例5
將0.5g可溶性淀粉溶于lmol/L的硝酸溶液中，攪拌均勻后，加入Immol硝酸鉍，繼續(xù)攪拌2h,得混合溶液；向該混合溶液中加入Immol磷酸鈉,攪拌0.5h,用氨水調(diào)節(jié)pH=4,繼續(xù)攪拌0.5h，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中150°C水熱反應(yīng)24h，離心分離，洗滌，60°C真空干燥4h，再于430°C溫度煅燒2h，即制得高活性納米磷酸鉍光催化劑5。
[0014]實(shí)施例6
將0.9g可溶性淀粉溶于lmol/L硝酸溶液中，攪拌均勻后，加入Immol硝酸鉍，繼續(xù)攪拌2h,得混合溶液；向該混合溶液中加入Immol磷酸銨,攪拌0.5h,用氨水調(diào)節(jié)pH=3,繼續(xù)攪拌0.5h，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中170°C水熱反應(yīng)18h，離心分離，洗滌，60°C真空干燥4h，再于500°C溫度煅燒2h，即制得高活性納米磷酸鉍光催化劑6。[0015]實(shí)施例7
本實(shí)施例所用的BiPO4光催化劑為實(shí)施例1所制備的光催化劑1，為了進(jìn)行對(duì)比，分別取等量(0.1g)的光催化劑1，P25和普通水熱法制得的BiPO4光催化劑，加入到200mL質(zhì)量濃度為5mg/L的羅丹明B (RhB)溶液中，超聲15min后轉(zhuǎn)移至光催化反應(yīng)玻璃反應(yīng)器中，在避光處攪拌30min，以達(dá)到吸附脫附平衡，采用125W的高壓汞燈作為光源，然后以80ml/min的速度通入空氣，開燈并持續(xù)攪拌，每間隔一定時(shí)間取樣一次，離心分離，取其上清液用722型紫外可見分光光度計(jì)(λ =554nm)測(cè)定羅丹明B的剩余濃度。這三種光催化劑降解羅丹明B的曲線圖如圖3所示，從該圖可以看出，在相同降解時(shí)間內(nèi)，光催化劑I對(duì)羅丹明B的降解速度明顯高于P25和水熱法制備的BiPO4光催化劑，因此，光催化劑I的光催化活性高于P25和水熱法制備的BiPO4光催化劑。同樣，經(jīng)過光催化降解實(shí)驗(yàn)表明實(shí)施例2-6制得的高活性納米磷酸鉍光催化劑對(duì)羅丹明B的降解率明顯高于P25以及普通水熱法制得的BiPO4光催化劑，因此，實(shí)施例2-6制備的高活性納米磷酸鉍光催化劑的光催化活性高于P25以及普通水熱法制得的BiPO4光催化劑。
[0016]以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高活性納米磷酸鉍光催化劑的仿生合成方法，其特征在于包括以下步驟:(1)將可溶性淀粉溶于lmol/L的硝酸溶液中，攪拌均勻后，加入硝酸鉍，繼續(xù)攪拌2h，得混合溶液，其中可溶性淀粉與硝酸鉍的摩爾比為1-4:1 ;(2)向步驟(I)所制得的混合溶液中加入與硝酸秘等摩爾的磷酸鹽，攪拌0.5h,用氨水調(diào)節(jié)pH=l-7,繼續(xù)攪拌0.5h,轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)爸中150-210°C水熱反應(yīng)6-24h，離心分離，洗滌，60°C真空干燥4h，再于400-500°C溫度煅燒2h,即制得高活性納米磷酸鉍光催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性納米磷酸鉍光催化劑的仿生合成方法，其特征在于:所述的磷酸鹽為磷酸二氫鈉、磷酸二氫銨、磷酸氫二鈉、磷酸氫二銨、磷酸鈉或磷酸銨。
【文檔編號(hào)】B01J27/186GK103934011SQ201410163637
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】邢新艷, 李靜, 楊林, 馬玉雪, 樊廣燕, 丁慧芳, 席國喜 申請(qǐng)人:河南師范大學(xué)