可見光響應的復合氧化物光催化劑BiCu₂VO₄及其制備方法

專利名稱：可見光響應的復合氧化物光催化劑BiCu₂VO₄及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種可見光響應的復合氧化物光催化劑BiCu2VO4及其制備方法，屬于無機光催化材料領域。
背景技術：
環境污染是世界各國十分關注的問題，已經導致了人們生活的飲用水源、工業水源質量不斷下降，導致大氣污染不斷加劇，造成生態環境的不斷破壞，對人類的生存構成嚴重威脅。為了解決這些問題，人們通過各種方法控制和治理環境污染。從20世紀70年代末期，人們提出了利用光催化劑分解水中和大氣中的農藥以及惡臭物質等有機物，以及涂有光催化劑的固體表面的自我清潔等應用實例。目前，使用的光催化劑主要為二氧化鈦，已經利用二氧化鈦對水中和大氣中的農藥和惡臭物質等有機物進行分解，然而二氧化鈦的帶隙是3. &V，只有在比400nm短的紫外線的照射下才能顯現出活性，只能在室內或者有紫外燈的地方工作，幾乎不能利用可見光，這大大的限制了二氧化鈦光催化劑的使用。考慮到光催化劑在分解有害物質中的實用性，利用太陽光作為光源是不可缺少的。照射向地表的太陽光中波長在500nm附近可見光的強度最大，波長為400nm 750nm 的可見光區的能量大約是太陽光總能量的43%，所以為了高效的利用太陽光譜，尋找具有可見光響應的光催化劑引起了人們的重視。鉍系光催化劑的開發和研究已經取得了一系列重大的成果，三價鉍的復合物，如BiVO4和Bi2WO4被報道在可見光下具有良好的吸收，而五價鉍同樣也引起了廣泛的應用。目前報道的具有可見光響應的光催化劑種類仍很有限，所以研究和開發新的具有可見光響應的高效光催化劑是非常必要。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有可見光響應的復合氧化物光催化劑以及其制備方法。本發明提供的一種具有可見光響應的復合氧化物光催化劑的化學組成式為 Bi Cu2VO4。上述可見光響應的復合氧化物光催化劑的制備方法按以下步驟進行1)將99. 9%分析純的化學原料Bi2O3，CuO和V2O5，按BiCu2VO4化學式稱量配料；2)將步驟(1)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨 2 8小時，混合磨細，取出烘干，過200目篩；3)將步驟(2)制得的粉料在650 700°C預燒，并保溫6 8小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機等粉碎手段使粒子直徑變小，達到2 μ m,即可得到復合氧化物BiCu2VO4 粉末。本發明制備方法簡單、成本低，制備的光催化劑具有優良的催化性能，在可見光照射下具有分解有害化學物質、有機生物質和殺菌的作用。
具體實施例方式下面將對本發明進行具體說明1、為了得到本發明中所使用的復合氧化物，首先使用固相合成法制備粉末，即把作為原料的各種氧化物或碳酸鹽按照目標組成化學計量比進行混合，再在常壓下于空氣氣氛中合成。2、為了能夠有效利用光，本發明中的光催化劑的尺寸最好在微米級別，甚至是納米粒子，且比表面積較大。用固相合成法制備的氧化物粉末，其粒子較大而表面積較小，但是可以通過球磨機等粉碎手段使粒子直徑變小。3、本發明的光催化實驗以甲基橙作為模擬有機污染物，其濃度為20mg/L;復合氧化物光催化劑的加入量為lg/L ；光源使用300W的氙燈，反應槽使用硼硅酸玻璃制成的器皿，通過濾波器得到波長大于420nm長波長的光，然后照射光催化劑；催化時間設定為 120mino實施例1:1)將99. 9%分析純的化學原料Bi2O3，CuO和V2O5，按BiCu2VO4化學式稱量配料；2)將步驟(1)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨2 小時，混合磨細，取出烘干，過200目篩；3)將步驟(2)制得的粉料在650°C預燒，并保溫8小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機粉碎手段使粒子直徑變小，達到2 μ m,即可得到復合氧化物光催化劑BiCu2VO4粉末。所制備的光催化劑，在波長大于420nm的可見光照射下，120分鐘對甲基橙去除率達到99. 1% ο實施例2 1)將99. 9%分析純的化學原料Bi2O3，CuO和V2O5，按BiCu2VO4化學式稱量配料；2)將步驟(1)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨8 小時，混合磨細，取出烘干，過200目篩；3)將步驟(2)制得的粉料在700°C預燒，并保溫6小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機粉碎手段使粒子直徑變小，達到2 μ m,即可得到復合氧化物光催化劑BiCu2VO4粉末。所制備的光催化劑，在波長大于420nm的可見光照射下，120分鐘對甲基橙去除率達到99. 6%0實施例3 1)將99. 9%分析純的化學原料Bi2O3，CuO和V2O5，按BiCu2VO4化學式稱量配料；2)將步驟(1)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨6 小時，混合磨細，取出烘干，過200目篩；3)將步驟⑵制得的粉料在680°C預燒，并保溫7小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機粉碎手段使粒子直徑變小，達到2 μ m,即可得到復合氧化物光催化劑BiCu2VO4粉末。
所制備的光催化劑，在波長大于420nm的可見光照射下，120分鐘對甲基橙去除率達到99. 5%0本發明決不限于以上實施例。具有與Bi等相似結構與化學性質的元素如La，Eu， Y，Ce, Gd，Tb，Dy，Ho, Tm, Yb, Lu等也可以做出與本發明類似晶體結構與性能的光催化劑。 各工藝參數(如溫度、時間等)的上下限、區間取值都能實現本發明，在此不一一列舉實施例。以上發明實施例所制的光催化劑粉末可負載于多種基體表面上。基體可以是玻璃、陶瓷、活性炭、石英砂等，光催化劑可以以薄膜的形式負載于基體表面。
權利要求
1. 一種復合氧化物作為可見光響應的光催化劑的應用，其特征在于所述復合氧化物的化學組成式為=BiCu2VO4 ；所述復合氧化物的制備方法步驟為1)將99.9%分析純的化學原料Bi203、CuO和V2O5，按BiCu2VO4化學式稱量配料；2)將步驟(1)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨2 8 小時，混合磨細，取出烘干，過200目篩；3)將步驟(2)制得的粉料在650 700°C預燒，并保溫6 8小時，自然冷卻至室溫， 然后通過球磨機粉碎手段使粒子直徑變小，達到2 μ m,即可得到復合氧化物BiCu2VO4粉末。
全文摘要
本發明公開了一種可見光響應的復合氧化物光催化劑BiCu2VO4及其制備方法。復合氧化物光催化劑的化學組成式為BiCu2VO4。1)將99.9％分析純的化學原料Bi2O3、CuO和V2O5，按BiCu2VO4化學式稱量配料；2)將步驟(1)配好的原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，球磨2～8小時，混合磨細，取出烘干，過200目篩；3)將步驟(2)制得的粉料在650～700℃預燒，并保溫6～8小時，自然冷卻至室溫，然后通過球磨機等粉碎手段使粒子直徑變小，達到2μm，即可得到復合氧化物BiCu2VO4粉末。本發明制備方法簡單、成本低，制備的光催化劑具有優良的催化性能，在可見光照射下具有分解有害化學物質、有機生物質和殺菌的作用。
文檔編號A62D3/00GK102553605SQ20121003740
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月18日 優先權日2012年2月18日
發明者向飛, 方亮, 鄭少英, 郭汝麗 申請人:桂林理工大學