一种钼酸铋异质结催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种钼酸铋异质结催化剂，所催化剂为BiVO4的（

【技术实现步骤摘要】
一种钼酸铋异质结催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光催化
，尤其是涉及一种钼酸铋异质结催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光催化剂一般是半导体，在可见光或者紫外光的照射下，光子给予半导体材料价带中的电子能量，当吸收的能量足够电子进行跃迁时，电子就由价带跃迁到导带中，价带失去电子，留下带有正电的空穴，而导带带有一个电子，变成激发态，形成电子
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空穴对；随着反应的进行，电子
‑
空穴对运动至半导体表面，电子与氧、水等反应形成超氧自由基，具有氧化性，而失去电子的空穴在一定条件下具有还原性，从而能够实现有机污染物降解。钼酸铋作为一种铋系半导体材料，具有优异的光催化性能，有三种晶相，带隙宽度不同，γ
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Bi2Mo06的可见光光催化活性较高，对其光催化性能的研究也最多。本领域一般对合成方法、或者是对产品掺杂改性来提高其光催化性能。
[0003]余萍等在“水热法制备V
5+
掺杂钼酸铋光催化剂及其性能研究”中公开了以硝酸铋和钼酸铵为反应原料，V2O5为掺杂源， 采用水热法制备V
5+ 掺杂钼酸铋光催化剂，并通过在可见光下光催化剂降解罗丹明B溶液，评价 V
5+
掺杂对钼酸铋性能的影响。采用X射线衍射( XRD)、扫描电镜( SEM ) 、X射线光电子能谱仪( XPS) 及光致发光( PL) 表征手段来考察掺杂量对钼酸铋物相、晶貌尺寸、结晶度、光吸收性能、光生电子
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空穴复合等的影响。结果表明， 1.0% V
5+
掺杂的效果最好，对罗丹明B的脱色率可达73%，其光催化增加的机理是电子
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空穴的复合率比较低。中国专利文献申请号2018112289237公开一种硫掺杂钼酸铋纳米片状可见光催化剂的制备方法，所制备硫掺杂钼酸铋光催化剂用于催化光降解罗丹明B溶液(浓度为10mg/L)，模拟太阳光(氙灯光源)照射1h后降解率达到97％，明显高于钼酸铋的光催化罗丹明B的降解率(64％)，这是源于硫掺杂有效地阻止了钼酸铋中光生电子和空穴的复合，提高了钼酸铋的光催化活性。上述两项研究中提高光催化性能的机理是一样，都是通过降低电子和空穴的复合来提高催化效率，单一的改善对催化剂催化性能的改善有限。杨光俊等在其论文“钒（钼）酸铋复合光催化剂的制备及其光催化活性研究中”制备了一种Bi2MoO6/BiVO4复合催化剂，但是该方法是分别制备钼酸铋和钒酸铋，然后再进行复合，其复合物能够促进电子
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空穴的分离效率，从而增强催化活性，其对材料催化性能的改善也是很有限的。而且本领域中相同的离子采用不同的掺杂方法制备的不同形貌的材料催化性能差别也很大，选择合适的掺杂材料以及掺杂工艺，以期最大限度的提高催化剂的催化效果，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种钼酸铋异质结催化剂及其制备方法，该催化剂制备方法简单，制备的催化剂纯度高，表面电荷转移电阻小，光电流密度高、强度稳定，吸光强度高，催化性能优异。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钼酸铋异质结催化剂，所催化剂为BiVO4的（
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121）晶面负载在Bi2MoO6的（131）晶面形成的BiVO4/Bi2MoO6异质结催化剂，所述BiVO4与Bi2MoO6摩尔比为1：0.3
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5。
[0006]进一步的，所述BiVO4与Bi2MoO6摩尔比为1：4。
[0007]一种钼酸铋异质结催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将Bi(NO3)3· 5H2O溶解在溶剂中，恒定的搅拌下加入油酸钠和乙二胺四乙酸反应1h，然后加入NH4VO3搅拌均匀，最后将上述溶液混合搅拌60min形成稳定的前驱体溶液A，所述Bi(NO3)3· 5H2O、油酸钠、乙二胺四乙酸和NH4VO3的摩尔比为1：3：1：1，所述Bi（NO3）3· 5H2O与溶剂的用量比为1mmol/20ml；（2）将Bi(NO3)3· 5H2O溶于硝酸溶液中，然后添加柠檬酸和乙二醇搅拌均匀；Na2MoO4·
2H2O溶于氢氧化钠溶液中；然后将上述两种混合液混合，形成稳定的前驱体溶液B，所述Bi(NO3)3· 5H2O、硝酸、柠檬酸、乙二醇、Na2MoO4·
2H2O、氢氧化钠的摩尔比为2：20：2：1：1：20；所述步骤（1）中Bi(NO3)3· 5H2O与步骤（2）中Bi(NO3)3· 5H2O的摩尔比为1：0.6
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10；（3）调节溶液A和B的pH值为7，静置3h, 将溶液A缓慢滴加在溶液B中，转移至水热反应釜中，150
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160℃下反应24h，反应釜冷却后，取出溶液离心，得到的粉末在60℃下干燥6h；（4）然后在230℃加热2h，即得到样品。
[0008]进一步的，所述步骤（1）中的溶剂为聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇与水按重量比0.1：0.3：1。
[0009]进一步的，所述步骤（1）中Bi(NO3)3· 5H2O与步骤（2）中Bi(NO3)3· 5H2O的摩尔比为1：8。
[0010]进一步的，所述步骤（3）中滴加速度为1
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2滴/s。
[0011]一种钼酸铋异质结催化剂在催化降解罗丹明B方面的应用。
[0012]上述应用的应用试验条件为：在pH7.0，催化剂的用量为2 g/L，罗丹明B溶液初始浓度为10 mg/L的条件下进行光催化降解试验。
[0013]本专利技术的有益效果是：1、本申请将Bi(NO3)3和NH4VO3的预混液以及Bi(NO3)3和Na2MoO4·
2H2O的预混液混合后经水热法制备钼酸铋异质结催化剂，其中由于预混液混合后BiVO4和Bi2MoO6晶体的形成和生长是相互竞争和制约的，因此为了调控其生长过程，在步骤（1）Bi(NO3)3和NH4VO3的混合液中添加有溶剂、油酸钠和乙二胺四乙酸，在步骤（2）的Bi（NO3）3和Na2MoO4·
2H2O混合液中添加有乙二醇和柠檬酸。
[0014]其中少量的乙二醇吸附在晶面上能够调控晶体的生长，而乙二胺四乙酸和柠檬酸，能与Bi络合，而且乙二胺四乙酸与OH
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形成的复合物还能与V配位；同样油酸钠也可以与Bi配位，从而综合调控晶体的生长；最终制备出BiVO4（
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121）晶面负载在Bi2MoO6的（131）晶面形成的片状结构的异质结催化剂，纯度非常高。
[0015]2、经验证，本申请制备的异质结催化剂具有优异的性能：（1）异质结结构表面具有较强的亲水性，有利于快速吸附水，进而利于光催化反应。（2）Nyquist 曲线圆弧半径小，表
面电荷转移电阻小，更有利于电荷的转移。（3）光电流密度高，光生载流子具有更有效的分离效率和更长的寿命；连续5个循环，光电流强度稳定，光生载流子传输平稳。（4）异质结的形成增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钼酸铋异质结催化剂，其特征在于：所催化剂为BiVO4的（
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121）晶面负载在Bi2MoO6的（131）晶面形成的BiVO4/Bi2MoO6异质结催化剂，所述BiVO4与Bi2MoO6摩尔比为1：0.3
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5。2.根据权利要求1所述的钼酸铋异质结催化剂，其特征在于：所述BiVO4与Bi2MoO6摩尔比为1：4。3.一种权利要求1所述的钼酸铋异质结催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将Bi(NO3)3· 5H2O溶解在溶剂中，恒定的搅拌下加入油酸钠和乙二胺四乙酸反应1h，然后加入NH4VO3搅拌均匀，最后将上述溶液混合搅拌60min形成稳定的前驱体溶液A，所述Bi(NO3)3· 5H2O、油酸钠、乙二胺四乙酸和NH4VO3的摩尔比为1：3：1：1，所述Bi（NO3）3· 5H2O与溶剂的用量比为1mmol/20ml；（2）将Bi(NO3)3· 5H2O溶于硝酸溶液中，然后添加柠檬酸和乙二醇搅拌均匀；Na2MoO4·
2H2O溶于氢氧化钠溶液中；然后将上述两种混合液混合，形成稳定的前驱体溶液B，所述Bi(NO3)3· 5H2O、硝酸、柠檬酸、乙二醇、Na2MoO4·
2H2O、氢氧化钠的摩尔比为2：20：...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊，张瑜，赵颖，陈俊羽，谢太平，何家洪，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：