本發(fā)明屬無機材料制備領(lǐng)域，涉及半導體納米材料制備和應(yīng)用，具體涉及一種快速合成方塊狀A(yù)g₄V₂O₇光催化劑的方法。

背景技術(shù)：

釩酸銀材料近些年來由于具有極好的電化學性能和光催化性能而被廣泛應(yīng)用于可充電式高能量密度鋰離子電池和可見光驅(qū)動的光催化劑等方面。在釩酸銀系列化合物中，除了α-AgVO₃，β-AgVO₃，Ag₃VO₄等之外，Ag₄V₂O₇也是一類具有很好應(yīng)用前景的可見光催化劑，目前針對Ag₄V₂O₇的研究還很少。

Ag₄V₂O₇目前的主要制備方法有水熱法、固相法、高溫煅燒法等。在PVP和CTAB作為結(jié)構(gòu)導向劑的輔助作用下，形貌和性能仍沒有很大提高。因此，Ag₄V₂O₇合成條件與更簡單合成路徑的探索變得尤為重要。Photocatalytic activity of novel Ag₄V₂O₇photocatalyst under visible light irradiation.Jinxiu Wang等人采用水熱法合成了Ag₄V₂O₇，但用PVP改性后晶相結(jié)構(gòu)不單一。One-step SDS-assisted hydrothermal synthesis and photoelectrochemical study of Ag₄V₂O₇ nanorods decorated with Ag nanoparticles.Jinxiu Wang等人采用PVP和SDS輔助水熱合成Ag₄V₂O₇納米棒，但晶相不純，且表面附著銀顆粒，性質(zhì)不穩(wěn)定。張惠忠采用固相法和沉淀結(jié)合煅燒法制備得到Ag₄V₂O₇，但制備溫度略高，所得產(chǎn)品尺寸不均一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種快速合成方塊狀A(yù)g₄V₂O₇光催化材料的方法，該方法具有工藝簡單、耗時短、能耗較小、樣品純度高等特點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種快速合成方塊狀A(yù)g₄V₂O₇光催化劑的方法，包括以下步驟：

(1)將檸檬酸加入到五氧化二釩水溶液中，攪拌均勻，得到混合溶液A；

(2)將硝酸銀溶液滴加到混合溶液A中，攪拌下反應(yīng)1～3h，得到混合溶液B；

(3)調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至3～12后，在溫度為80～120℃，功率為200～600W下進行微波水熱反應(yīng)0.5～2h后，將反應(yīng)液過濾得到沉淀，沉淀經(jīng)洗滌、干燥，得到顆粒狀的釩酸銀納米光催化劑。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟(1)中攪拌是在40～100℃下進行的，攪拌的時間為1～3h。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟(1)所述的五氧化二釩水溶液的濃度為0.1～0.3mol/L，檸檬酸和五氧化二釩水溶液的用量比為(0.01～0.04)g：(20～60)mL。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟(2)所述的硝酸銀溶液的濃度為0.1～0.3mol/L，硝酸銀溶液和五氧化二釩水溶液的用量比為(20～60)mL：(10～70)mL。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟(3)所述是采用0.1～0.3mol/L的氨水調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟(3)中調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至3～12后，磁力攪拌1～5h，再進行微波水熱反應(yīng)。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟(3)所述的微波水熱反應(yīng)是在微波反應(yīng)釜中進行。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟(3)所述的洗滌是將沉淀用去離子水和乙醇洗滌。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟(3)所述的干燥是在40～80℃下進行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明所采用的沉淀輔助微波水熱方法，將硝酸銀溶液滴加到混合溶液A中，攪拌1～3h生成反應(yīng)的前驅(qū)體；以V₂O₅作為釩源，以AgNO₃作為銀源，檸檬酸作為表面活性劑，調(diào)節(jié)溶液的pH值，再在80～120℃下進行微波水熱反應(yīng)，制得光催化性能良好的Ag₄V₂O₇。

(2)本發(fā)明用微波水熱法合成Ag₄V₂O₇，操作簡單，流程短，條件溫和，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

(3)檸檬酸是有機酸中第一大酸，不僅來源廣泛，而且具有良好的物理性能、化學性能、衍生物的性能，無毒、化學性質(zhì)穩(wěn)定，還可以在調(diào)節(jié)pH值的過程中起到緩沖的作用，所以檸檬酸不僅作為表面活性劑，同時還作為緩沖劑，可使pH值變化更為緩慢，便于反應(yīng)充分徹底進行。

(4)通過XRD衍射圖譜測試表明，本發(fā)明制備得到純相Ag₄V₂O₇；通過掃描電鏡測試，可知所制備釩酸銀的顆粒直徑為30～60nm；將0.05g該粉體投入50mL羅丹明B溶液(羅丹明B濃度10mg/L)中，在可見光照射條件下，反應(yīng)200min后羅丹明B的降解率可達50％以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明在實施例2條件下制備的釩酸銀的X射線衍射圖譜。

圖2為本發(fā)明在實施例2條件下制備的釩酸銀的掃描電子顯微鏡圖，其中，圖(a)為未添加檸檬酸所制備催化劑的掃描圖，圖(b)為檸檬酸作為表面活性劑所制備催化劑的掃描圖。

圖3為本發(fā)明在實施例2條件下制備的釩酸銀的在可見光照射下對羅丹明B的降解曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述：

實施例1

(1)將0.04g檸檬酸加入到20mL 0.1mol/L的五氧化二釩(V₂O₅)水溶液中，90℃下磁力攪拌2h，冷卻到室溫，得到混合溶液A。

(2)將60mL 0.3mol/L的硝酸銀(AgNO₃)溶液滴加到混合溶液A中，磁力攪拌2h，得到混合溶液B。

(3)采用0.1mol/L的氨水調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至12后磁力攪拌4h，在80℃、600W下微波水熱反應(yīng)120min，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過濾得到沉淀，所得到的沉淀物過濾后分別用蒸餾水和乙醇離心洗滌，并在70℃的烘箱中干燥，得到方塊狀A(yù)g₄V₂O₇光催化劑。

實施例2

(1)將0.03g檸檬酸加入到20mL 0.1mol/L的五氧化二釩(V₂O₅)水溶液中，80℃下磁力攪拌2h，冷卻到室溫，得到混合溶液A。

(2)將60mL 0.3mol/L的硝酸銀(AgNO₃)溶液滴加到混合溶液A中，磁力攪拌2h，得到混合溶液B。

(3)采用0.2mol/L的氨水調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至9后磁力攪拌4h，在95℃、500W下微波水熱反應(yīng)90min，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過濾得到沉淀，所得到的沉淀物過濾后分別用蒸餾水和乙醇離心洗滌，并在70℃的烘箱中干燥，得到方塊狀A(yù)g₄V₂O₇光催化劑。

參見圖1，通過XRD衍射圖譜，可以清晰的看到本發(fā)明制備得到純相Ag₄V₂O₇；

參見圖2，從圖2(a)和圖2(b)的掃描電鏡照片可以看出，所制備釩酸銀的顆粒直徑為30～60nm；

參見圖3，將0.05g該粉體投入50mL羅丹明B溶液(羅丹明B濃度10mg/L)中，在可見光照射條件下，反應(yīng)200min后羅丹明B的降解率可達50％以上。

實施例3

(1)將0.02g檸檬酸加入到20mL 0.1mol/L的五氧化二釩(V₂O₅)水溶液中，70℃下磁力攪拌2h，冷卻到室溫，得到混合溶液A。

(2)將60mL 0.3mol/L的硝酸銀(AgNO₃)溶液滴加到混合溶液A中，磁力攪拌2h，得到混合溶液B。

(3)采用0.3mol/L的氨水調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至6后磁力攪拌4h，在105℃、400W下微波水熱反應(yīng)60min，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過濾得到沉淀，所得到的沉淀物過濾后分別用蒸餾水和乙醇離心洗滌，并在70℃的烘箱中干燥，得到方塊狀A(yù)g₄V₂O₇光催化劑。

實施例4

(1)將0.01g檸檬酸加入到20mL 0.1mol/L的五氧化二釩(V₂O₅)水溶液中，60℃下磁力攪拌2h，冷卻到室溫，得到混合溶液A。

(2)將60mL 0.3mol/L的硝酸銀(AgNO₃)溶液滴加到混合溶液A中，磁力攪拌2h，得到混合溶液B。

(3)采用0.1mol/L的氨水調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至3后磁力攪拌4h，在120℃、200W下微波水熱反應(yīng)30min，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過濾得到沉淀，所得到的沉淀物過濾后分別用蒸餾水和乙醇離心洗滌，并在70℃的烘箱中干燥，得到方塊狀A(yù)g₄V₂O₇光催化劑。

實施例5

(1)將檸檬酸加入到五氧化二釩水溶液中，在40℃下攪拌2h，得到混合溶液A；其中，五氧化二釩水溶液的濃度為0.2mol/L，檸檬酸和五氧化二釩水溶液的用量比為0.01g：60mL。

(2)將硝酸銀溶液滴加到混合溶液A中，攪拌下反應(yīng)1h，得到混合溶液B；其中，硝酸銀溶液的濃度為0.1mol/L，硝酸銀溶液和五氧化二釩水溶液的用量比為20mL：60mL。

(3)采用0.1mol/L的氨水調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至7后，磁力攪拌5h，然后在溫度為95℃，功率為300W下在微波反應(yīng)釜中進行微波水熱反應(yīng)100min后，將反應(yīng)液過濾得到沉淀，沉淀經(jīng)去離子水和乙醇洗滌、在40℃下干燥，得到顆粒狀的釩酸銀納米光催化劑。

實施例6

(1)將檸檬酸加入到五氧化二釩水溶液中，在100℃下攪拌1h，得到混合溶液A；其中，五氧化二釩水溶液的濃度為0.3mol/L，檸檬酸和五氧化二釩水溶液的用量比為0.04g：40mL。

(2)將硝酸銀溶液滴加到混合溶液A中，攪拌下反應(yīng)3h，得到混合溶液B；其中，硝酸銀溶液的濃度為0.2mol/L，硝酸銀溶液和五氧化二釩水溶液的用量比為40mL：40mL。

(3)采用0.1mol/L的氨水調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至10后，磁力攪拌1h，然后在溫度為110℃，功率為400W下在微波反應(yīng)釜中進行微波水熱反應(yīng)70min后，將反應(yīng)液過濾得到沉淀，沉淀經(jīng)去離子水和乙醇洗滌、在80℃下干燥，得到顆粒狀的釩酸銀納米光催化劑。

與Photocatalytic Activity of Novel Ag₄V₂O₇ Photocatalyst Under Visible LightIrradiation.Jinxiu Wang等人用水熱法所制備Ag₄V₂O₇催化劑對10ppm Rh B的可見光降解相比而言，光催化性能有顯著提高。本發(fā)明制備的釩酸銀納米光催化劑，單斜晶相，該粒子的組成表達式為Ag₄V₂O₇。顆粒直徑為30～60nm。該產(chǎn)品為純相Ag₄V₂O₇，化學組成均一，純度較高，具有較大的比表面積，提高了材料的光催化性能。