本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種釩酸銀光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，環(huán)境污染問題，尤其是水污染問題日趨嚴(yán)重，已經(jīng)對(duì)人類的生存和發(fā)展造成了嚴(yán)重的威脅，因此，有效治理環(huán)境污染，使人類的生存環(huán)境得到改善，已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。而從上個(gè)世紀(jì)80年代末開始，光催化已經(jīng)被人們應(yīng)用于環(huán)境污染的治理，由于許多生物難以降解的、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的污染物都能被光催化所破壞，污染物中重金屬離子也會(huì)被還原，且光照產(chǎn)生的空穴理論上可將幾乎所有的有機(jī)污染物氧化為H₂O、CO₂和無毒的無機(jī)物，與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，反應(yīng)條件溫和、易于操作，具有顯著的節(jié)能、高效、徹底降解污染物且無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，成為環(huán)境治理的一個(gè)重要的方法。在半導(dǎo)體光催化劑的研究中，釩酸銀以其優(yōu)異的可見光光催化劑性能，引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的關(guān)注。目前，釩酸銀的制備方法主要有:水熱法、固相反應(yīng)法和共沉淀法。

公開號(hào)為“CN 104789982A”，名稱為“一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸銀的方法”的中國(guó)專利中公開一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸銀的方法，即以銀片為陽極，以惰性電極為陰極，以含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液為陽極液，以酸溶液、堿溶液或鹽溶液為陰極液；在以陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解或恒壓電解的方式控制溫度為室溫至90℃進(jìn)行電解含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液，直至Na+離子全部轉(zhuǎn)移到陰極室；將在陽極室得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，得到的濾餅控制溫度為100-200℃干燥1-2h，即得純度高、無雜相的鉬酸銀。

釩酸銀作為新型的可見光響應(yīng)的光催化劑，因其良好的可見光光催化活性而受到科研工作者的廣泛關(guān)注。以上方法均存在操作復(fù)雜，添加劑繁多，材料制備周期長(zhǎng)，不易分離的問題，目前用于制備釩酸銀的方法還很有限，因此采用新的方法，制備出具有不同形貌、能在可見光下高效率地降解有機(jī)污染物的釩酸銀光催化劑具有很重要的實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的釩酸銀制備過程中反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，添加劑多和操作復(fù)雜、產(chǎn)物雜質(zhì)多，不易分離提純等技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種釩酸銀光催化劑的制備方法，該方法反應(yīng)時(shí)間短、易分離，陽極電解液成分簡(jiǎn)單，產(chǎn)物無雜質(zhì)，操作簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體介紹如下。

本發(fā)明提供一種釩酸銀光催化劑的電解制備方法，具體步驟如下：

(1)以銀片為陽極，以惰性電極為陰極，以偏釩酸鈉和硝酸鈉水溶液為陽極液，以鹽酸溶液或氯化鈉溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解的方式，通過控制電流密度、電解液濃度和溫度制備出不同結(jié)構(gòu)和粒徑大小的釩酸銀；

(2)電解結(jié)束后，收集陽極上得到的產(chǎn)物，清洗、過濾、干燥，得到釩酸銀光催化劑。

上述步驟(1)中，偏釩酸鈉的濃度為0.1-0.3mol/L，硝酸鈉濃度為0.5-1mol/L。

上述步驟(1)中，利用恒溫水浴控制電解的溫度為20-70℃。

上述步驟(1)中，控制陽極電流密度為10-50mA/cm²。

上述步驟(1)中，干燥溫度為120-180℃，干燥時(shí)間為2-4h。

上述步驟(1)中，所述惰性電極為玻碳電極或鈦網(wǎng)。

上述步驟(2)中，干燥溫度為160-180℃，干燥時(shí)間為2-4h。

本發(fā)明中上述制備方法得到的釩酸銀為球狀、菱形顆?；驑渲罱Y(jié)構(gòu)。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的一種釩酸銀光催化劑的制備方法，其采用陽離子膜電解法制備，通過控制電流密度、電解液濃度和溫度制備出不同結(jié)構(gòu)和粒徑大小的焦釩酸鋅(電流密度較低、電解液濃度較低時(shí)，產(chǎn)物為球狀、菱形顆粒；電流密度增高，電解液濃度提高時(shí)，為樹枝狀結(jié)構(gòu))。制備過程簡(jiǎn)單且易于操作，陽極電解液成分簡(jiǎn)單，產(chǎn)物無雜相，易于工業(yè)化生產(chǎn)；另一方面，產(chǎn)物為微納米級(jí)別的固體粉末，靜置即可沉淀下來，易于水洗與分離。因此本發(fā)明的制備方法具有最終所得的釩酸銀產(chǎn)物純度高，無雜相的特點(diǎn)，將產(chǎn)物進(jìn)行高溫煅燒后可得釩酸銀，可用作光催化劑降解有機(jī)污染物。

進(jìn)一步，本發(fā)明的一種釩酸銀光催化劑的制備方法，由于僅需一步電解即可制備出釩酸銀，因此其制備過程工藝簡(jiǎn)單，容易操作，投資小，合成量大，可直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1、實(shí)施例1中得到的釩酸銀的SEM圖。

圖2、實(shí)施例1中得到的釩酸銀的SEM圖。

圖3、實(shí)施例1中得到的釩酸銀的SEM圖。

圖4、本發(fā)明實(shí)施例中得到的釩酸銀的XRD圖。

圖5、本發(fā)明實(shí)施例中釩酸銀對(duì)苯酚(10mg/L)的紫外光催化降解曲線。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

一種光催化劑釩酸銀的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)、以銀片為陽極，以玻碳電極為陰極，以0.1mol/L偏釩酸鈉和0.5mol/L硝酸鈉的水溶液為陽極液，以0.1mol/L鹽酸溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，控制在溫度為70℃的條件下進(jìn)行恒流電解，電流密度為10mA/cm²；

(2)、電解完后，將在陽極上得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na⁺清洗干凈，并且將過濾后的濾餅控制溫度為170℃干燥3h，干燥完畢后自然冷卻至室溫，即得純凈的釩酸銀。

采用日立S-3400N型掃描電子顯微鏡對(duì)上述所得的釩酸銀進(jìn)行形貌表征，其SEM圖如圖1所示，從圖1中可以看出，得到的產(chǎn)物為顆粒狀以及菱形顆粒形貌，顆粒大小約為1μm。

實(shí)施例2

一種光催化劑釩酸銀的制備方法，具體步驟如下：

(1)、以銀片為陽極，以玻碳電極為陰極，以0.2mol/L偏釩酸鈉和0.5mol/L硝酸鈉的水溶液為陽極液，以0.2mol/L氯化鈉溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，控制在溫度為50℃的條件下進(jìn)行恒流電解，電流密度為30mA/cm²；

(2)、電解完后，將在陽極上得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na⁺清洗干凈，并且將過濾后的濾餅控制溫度為180℃干燥2h，干燥完畢后自然冷卻至室溫，即得純凈的釩酸銀。

采用日立S-3400N型掃描電子顯微鏡對(duì)上述所得的釩酸銀進(jìn)行形貌表征，其SEM圖如圖2所示，從圖2中可以看出，所制備的產(chǎn)物形貌均為球狀和菱形團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，是由粒徑在600-800nm微納米球組成的團(tuán)簇。

實(shí)施例3

一種光催化劑釩酸銀的制備方法，具體步驟如下：

(1)、以銀片為陽極，以玻碳電極為陰極，以0.3mol/L偏釩酸鈉和0.5mol/L硝酸鈉的水溶液為陽極液，以0.3mol/L鹽酸溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，控制在溫度為20℃的條件下進(jìn)行恒流電解，電流密度為50mA/cm²；

(2)、電解完后，將在陽極上得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na⁺清洗干凈，并且將過濾后的濾餅控制溫度為160℃干燥4h，干燥完畢后自然冷卻至室溫，即得純凈的釩酸銀。

采用日立S-3400N型掃描電子顯微鏡對(duì)上述所得的釩酸銀進(jìn)行形貌表征，其SEM圖如圖3所示，從圖3中可以看出，所制備的產(chǎn)物形貌均微納米顆粒組成的樹枝狀結(jié)構(gòu)，枝干總長(zhǎng)度約50μm。

采用德國(guó)布魯克AXS公司的D8Advance型X-射線衍射儀對(duì)上述所得的釩酸銀進(jìn)行測(cè)定，其XRD圖如圖4所示，從圖4中可以看出，得到的產(chǎn)物為Ag₃VO₄，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片為19-1154。

綜上所述，從綜上所述，本發(fā)明的一種釩酸銀光催化劑的制備方法，通過控制電解液濃度、溫度和電流密度；可以得到不同結(jié)構(gòu)和粒徑大小的釩酸銀，易于控制且可應(yīng)用于降解苯酚。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中釩酸銀對(duì)苯酚(10mg/L)的紫外光催化降解曲線。結(jié)果顯示，本發(fā)明的釩酸銀有很好的光催化性能。

以上所述僅是本發(fā)明的實(shí)施方式的舉例，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。