一种V制造技术

本发明专利技术公开了一种V

【技术实现步骤摘要】
一种V2O5/Sr2FeTaO6@C光催化剂的制备方法及其光催化剂和应用
本专利技术属于光催化剂
，具体涉及一种V2O5/Sr2FeTaO6@C光催化剂的制备方法及其光催化剂和应用。
技术介绍
对于高浓度氮氧化物废气的深度治理是提升人民身心健康以及生活幸福感的重要举措之一。目前所采用的主流的治理方法是选择性催化还原技术(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)技术。前者设备投入较大且必须使用NH3，易造成二次污染；后者虽无需催化剂，成本较低，但是需要在高温下进行，能耗较高。近年来，光热催化已逐渐被证明是一种具有很强应用前景的治理大气污染物的新技术和新方法。该方法可以有效降低氮氧化物的降解温度，但是由于受限于在半导体材料的体相和表面较高的光生电子-空穴对的复合率，导致其光热催化性能尚无法满足实际应用的要求，因此如何有效的提高半导体材料光生载流子分离和转移效率对是实现光热催化治理大气污染至关重要。目前，有提高光生载流子分离和转移效率的方法主要有：1)负载贵重金属，如Pt，Au，Ag等，由于贵重金属的稀缺性，导致催化剂的制备成本较高；2)半导体复合，两种具有匹配导价带位置的半导体复合后，可以利用导价带之间的电势差促进电子的快速转移。通过半导体复合的方法调控光生载流子的分离和转移效率一直被认为是最为有效地提高半导体体系性能的重要方法之一。该方法能在不破坏材料内在结构的前提下，实现光催化性能的有效提升。尽管如此，该方法仍存在严重缺陷，即要求两种半导体接触界面必须具有很好的连接性，以促进光生电子的转移。而目前制备半导体复合体系的方法主要有两种：1)用简单复合的方法。将两种半导体机械混合，难以实现界面处的真实键合，导致其效率仍有待提升。2)采用磁控溅射的方法，该方法所制备的材料体量难以提高，且成本很高。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于光热催化降解氮氧化物的三元V2O5/Sr2FeTaO6@C光催化剂的制备方法，该材料为环境友好型的光催化剂，具有催化活性高、环境友好的优势在移动源和固定源光催化降解氮氧化物具有广阔的应用前景。本专利技术还提供制备的V2O5/Sr2FeTaO6@C光催化剂及其应用。技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述一种V2O5/Sr2FeTaO6@C光催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将钒盐、有机框架物、氯化物加入去乙醇水溶液中，充分搅拌，使其溶解；(2)往步骤(1)得到的溶液中加入HCl，调节溶液的酸碱度，使其为酸性；(3)将步骤(2)调节酸碱度为酸性后的溶液加入Sr2FeTaO6粉末颗粒，充分搅拌；(4)将步骤(3)得到混合悬浮液溶液转移到水热釜进行水热反应，反应结束后待其自然冷却，将全部固体用无水乙醇和水反复冲洗，干燥得MIL-101(V)/Sr2FeTaO6粉体；其中MIL-101(V)分子式为C24H16V3FO15，MIL-101(V)中的钒在空气煅烧过程中，被氧化成V2O5；(5)将步骤(4)得到的粉体样品MIL-101(V)/Sr2FeTaO6充分研磨后，将其在氮气条件下煅烧，再在空气条件下煅烧(MIL-101(V)在氮气中煅烧生成C，其中的钒在空气煅烧过程中，被氧化成V2O5，得黑红色V2O5/Sr2FeTaO6@C样品粉末；其中，步骤(1)所述钒盐为钒粉，氧化钒，氟化钒，氮化钒，氯化钒，溴化钒，乙酰丙酮氧钒，二氯化二茂钒，硫酸氧钒水合物，乙酰丙酮钒、氟化钒、氯化钒(III)或者乙酰丙酮氧钒；所述有机框架物为1,3,5-苯三甲酸，1,2,4-苯三甲酸或者5-硝基-1,2,3-苯三甲酸；所述氯化物为氯化钠或者氯化钾。作为优选，所述钒源为乙酰丙酮钒；所述有机框架物为1,3,5-苯三甲酸；所述氯化物为氯化钠。其中，步骤(1)所述钒盐、有机框架物与氯化物的摩尔比为0.5～1:0.5～1.5:1～3。作为优选，所述钒盐、苯三甲酸与氯化物的摩尔比为1:1.2:2。进一步地，步骤(1)所述乙醇水溶液的量为50～80mL，钒盐乙酰丙酮钒的量为10～500mg，1,3,5-苯三甲酸的量为10～400mg；NaCl的量为5～150mg。其中，所述乙醇水溶液中水和无水乙醇的体积比值为1:3。其中，加入钒源的量使得乙醇水溶液中等效钒离子的浓度为5～20mM。作为优选，配制60ml乙醇水溶液，其中乙醇的体积比为75％，然后加入钒源。作为优选，乙醇水溶液中加入钒源后等效钒离子的浓度为10mM。其中，步骤(2)所述加入HCl后溶液的pH范围为1～6.9；最优选2.5。其中，步骤(3)所述Sr2FeTaO6粉末与钒盐粉末的摩尔比为1：1～0.1。作为优选，所述Sr2FeTaO6粉末与钒盐粉末的摩尔比为1：0.3。其中，步骤(4)所述水热反应的加热温度为120～200℃，时间为6h～96h。优选选择180℃，加热15h。其中，步骤(5)所述煅烧为转移到管式炉中，在氮气中500-600℃下，煅烧0.5-1小时，待其自然冷却后，在空气中200-250℃，煅烧0.5-1小时。作为优选，在管式炉中，在氮气中500℃下，煅烧0.5小时，待其自然冷却后，在空气中200℃，煅烧0.5小时。本专利技术所述的制备方法所制备的V2O5/Sr2FeTaO6@C光热催化剂。本专利技术所述的V2O5/Sr2FeTaO6@C光热催化剂在脱硝反应中的应用。本专利技术中所有原料均是由市售可得。其中，Sr2FeTaO6的合成方法参考中国专利201910908203.3中的实施例1。在光催化体系中，光催化剂是核心，而光催化剂的性能是决定一个光催化体系是否有工业化应用价值的最核心的标准。Sr2FeTaO6虽然具有良好的光热稳定性和化学稳定性，但其性能仍然较低，其原因在于光照后，产生的光生载流子的复合率非常高，通过与V2O5的复合，可以利用在界面形成的内建电场，促进光生载流子的分离和光生电子的快速转移，降低复合几率。但V2O5/Sr2FeTaO6本身带有的缺陷：1)V2O5的毒性较大，2)界面电子转移阻力大。无论是对操作者的身心健康还是对后期环境的影响都会带来负面影响，本专利技术通过V2O5利用C包裹起来，可以有效地降低其自身化学特性带来的负面效应，避免在实际操作过程中，操作者可以避免直接接触到毒性V2O5。同时V2O5与Sr2FeTaO6界面处的结构是影响其界面电子转移的重要因素之一，由于复合界面处的作用力较弱，难以形成有效地界面强作用力，界面处的电子转移需要克服较大的电阻，这直接导致了其界面转移效率的下降，而在界面处引入C可以有效地降低界面转移阻力，可以促进光生电子的快速转移，提高光生电子-空穴对的分离和转移效率。由于C的引入是由MIL-101(V)的裂解碳化反应得到的(MIL-101(V)的分子式是C24H16V3FO15，在煅烧过程中，分子式中的碳会碳化，生产成碳，钒会生成五氧化二钒)，利用金属-有机配合物的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种V

【技术特征摘要】
1.一种V2O5/Sr2FeTaO6@C光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将钒盐、有机框架物、氯化物加入到乙醇水溶液中，充分搅拌；
(2)调节步骤(1)得到的溶液为酸性；
(3)向步骤(2)的溶液中加入Sr2FeTaO6，充分搅拌；
(4)将步骤(3)得到混合悬浮溶液进行水热反应，反应结束后待其自然冷却，将固体冲洗，干燥得到MIL-101(V)/Sr2FeTaO6粉体；
(5)将步骤(4)得到的MIL-101(V)/Sr2FeTaO6粉体样品充分研磨后，将其在氮气条件下煅烧，再在空气条件下煅烧，得V2O5/Sr2FeTaO6@C样品粉末。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钒盐为钒粉，氧化钒，氟化钒，氮化钒，氯化钒，溴化钒，乙酰丙酮氧钒，二氯化二茂钒，硫酸氧钒水合物，乙酰丙酮钒、氟化钒、氯化钒(III)或者乙酰丙酮氧钒。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述有机框架物为1,3,5-苯三甲酸，1,2,4-苯三甲酸或者5-硝基-1,2,3-苯三甲酸。

【专利技术属性】
技术研发人员：崔恩田，李清萍，邓育新，侯贵华，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32