本發(fā)明屬于光催化納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

在無機(jī)材料中，釩酸鉍因帶隙可以從紫外調(diào)控至可見光波段（與結(jié)構(gòu)及形貌相關(guān)），具有良好的氧化還原能力、光化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；且兼具成本低廉、無毒、色澤鮮艷等特點(diǎn)，在黃色顏料和可見光光催化劑領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。

作為具有良好光化學(xué)穩(wěn)定性能的無機(jī)材料，釩酸鉍的光學(xué)性能被廣泛研究，相關(guān)結(jié)果證實(shí)：相比四方鋯石和四方白鎢礦結(jié)構(gòu)的釩酸鉍，單斜白鎢礦晶型的釩酸鉍在可見光范圍內(nèi)光催化性能最優(yōu)。walsh等通過密度泛函理論解釋了其背后的機(jī)制(chem.mater.,2009,21,547–551)，使得不同納米結(jié)構(gòu)單斜相釩酸鉍制備取得了較大進(jìn)展。

2010年，han等人用十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，采用水熱法合成了正八面體狀的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍，并將其用于羅丹明b的降解中。（hanmetal；synthesisofmono-dispersedm-bivo4octahedralnano-crystalswithenhancedvisiblelightphotocatalyticproperties,crystengcomm.2011,13(22):6674）

2012年，chen等采用等以l-賴氨酸為表面活劑，水熱條件下得到了中空花生狀單斜相釩酸鉍，在可見光下，對結(jié)晶紫降解均表現(xiàn)出較強(qiáng)的活性。（chenletal;hollowpeanut-likem-bivo4:facilesynthesisandsolar-light-inducedphotocatalyticpropertycrystengcomm，2012,14(12)：4217）

2015年，lu等采用檸檬酸納作為表面活性劑，通過調(diào)控反應(yīng)參數(shù)，獲得了橢球狀及雙四角狀的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍，證實(shí)對亞甲基藍(lán)具有較好的降解活性。（luyanjieetal,.preparationandefficientvisiblelight-inducedphotocatalyticactivityofm-bivo4withdifferentmorphologies.journalofphysicsandchemistryofsolids,2015,85:44）

水熱法具有成本低廉，環(huán)境污染小工藝易放大等優(yōu)點(diǎn)，但在形貌調(diào)控中，需借助有機(jī)的表面活性劑完成，其殘留會明顯影響制備的材料的光催化性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將適量nh4vo3溶解于一定體積的去離子水中，室溫下磁力攪拌20分鐘，形成濃度為0.3mol/l的奶白色懸浮液a；將適量bi(no)3·5h2o溶解相同體積的乙二醇中，室溫下磁力攪拌20分鐘至溶液至澄清，得到溶液b；

（2）將步驟（1）中一半奶白色懸浮液a的直接倒入b中，快速攪拌5分鐘后，將剩余的部分在5分鐘內(nèi)勻速加入；攪拌30分鐘；得到反應(yīng)完全的混合溶液；

（3）將混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜中，在一定溫度范圍下；反應(yīng)16h后取出，用去離子水和無水乙醇交替沖洗沉淀物3-4次；

（4）將沖洗干凈的沉淀物微波干燥后，產(chǎn)物放入管式燒結(jié)爐中煅燒120-180分鐘，得到單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片。

步驟（1）bi(no)3·5h2o和nh4vo3的物理量比為1.02-1.06，最優(yōu)方案為1.04。

步驟（2）中快速攪拌的速度為800r/min；勻速添加的速率為300r/min。

步驟（3）中的溫度范圍為120℃-180℃；其中最優(yōu)方案為150℃。

步驟（4）中微波干燥時間為15分鐘，煅燒溫度為450℃-550℃；升溫速率為4-6℃/min；最優(yōu)方案為5℃/min升溫至500℃煅燒150分鐘。

一種單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片，其特征在于，根據(jù)所述任一所述方法制備得到。

一種單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片在光催化的應(yīng)用，光催化性能良好。

與現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用醇-水熱法，在不使用任何額外表面活性劑的條件下，通過優(yōu)化加料方式，控制反應(yīng)工藝結(jié)合煅燒的方式，直接獲得對甲基橙具有良好光催化性能的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片。該制備方案中無需添加任何表面活性劑，工藝定量性高；簡單易控，可重復(fù)性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)，具有重要的應(yīng)用潛力。本發(fā)明提供了一種醇-水熱方法，在不添加任何表面活性劑或螯合劑的條件下，通過優(yōu)化加料模式及煅燒的方法，成功制備了尺寸均勻并對甲基橙具有良好光催化性能的單斜白鎢礦晶型的釩酸鉍納米片，其褪色率能夠達(dá)到98.44%；該制備方法簡單可控，重復(fù)性高，具有明顯的應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1：實(shí)施案例樣品1的sem圖；

圖2：實(shí)施案例樣品1的拉曼譜圖；

圖3：實(shí)施案例樣品1對甲基橙的降解曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1：℃

稱取1.755gnh4vo3(15mmol)溶解于50ml去離子水中，室溫下磁力攪拌20分鐘，可以獲得奶白色懸浮液a；稱取7.57gbi(no3)3·5h2o，(15.6mmol)溶于50ml乙二醇溶液中；室溫下磁力攪拌20分鐘，獲得澄清溶液b；將25ml奶白色懸浮液a直接倒入溶液b中，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速設(shè)置為800r/min，攪拌5分鐘后轉(zhuǎn)速調(diào)整為300r/min;將剩余的溶液a以5ml/min的速度繼續(xù)倒入；結(jié)束后攪拌30分鐘后將混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中；150℃條件下反應(yīng)16h后取出；用去離子水和無水乙醇交替沖洗沉淀物4次；微波干燥15分鐘后放入管式爐中；按照5℃/min的速率升溫至550℃，煅燒120分鐘，即可獲得光催化性能良好的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片；附圖1為該實(shí)施案例樣品的sem圖；附圖2為該樣品的拉曼光譜圖；附圖3為該樣品對甲基橙的降解性能圖。

實(shí)施例2：

稱取1.755gnh4vo3(15mmol)溶解于50ml去離子水中，室溫下磁力攪拌20分鐘，可以獲得奶白色懸浮液a；稱取7.71gbi(no3)3·5h2o(15.9mmol)溶于50ml乙二醇溶液中；室溫下磁力攪拌20分鐘，獲得澄清溶液b；將25ml奶白色懸浮液a直接倒入溶液b中，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速設(shè)置為800r/min，攪拌5分鐘后轉(zhuǎn)速調(diào)整為300r/min;將剩余的溶液a以5ml/min的速度繼續(xù)倒入；結(jié)束后攪拌30分鐘后將混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中；150℃條件下反應(yīng)16h后取出,用去離子水和無水乙醇交替沖洗沉淀物3次；微波干燥15分鐘后放入管式爐中；按照5℃/min的速率升溫至500℃，煅燒150分鐘，即可獲得光催化性能良好的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片；

實(shí)施例3：

稱取1.755gnh4vo3(15mmol)溶解于50ml去離子水中，室溫下磁力攪拌20分鐘，可以獲得奶白色懸浮液a；稱取7.42gbi(no3)3·5h2o，(15.3mmol)溶于50ml乙二醇溶液中；室溫下磁力攪拌20分鐘，獲得澄清溶液b；將25ml奶白色懸浮液a直接倒入溶液b中，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速設(shè)置為800r/min，攪拌5分鐘后轉(zhuǎn)速調(diào)整為300r/min;將剩余的溶液a以5ml/min的速度繼續(xù)倒入；結(jié)束后攪拌30分鐘后將混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中；150℃條件下反應(yīng)16h后取出,用去離子水和無水乙醇交替沖洗沉淀物3次；微波干燥15分鐘后放入管式爐中；按照5℃/min的速率升溫至500℃，煅燒150分鐘，即可獲得光催化性能良好的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片；

實(shí)施例4：

稱取1.755gnh4vo3(15mmol)溶解于50ml去離子水中，室溫下磁力攪拌20分鐘，可以獲得奶白色懸浮液a；稱取7.57gbi(no3)3·5h2o(15.6mmol)溶于50ml乙二醇溶液中；室溫下磁力攪拌20分鐘，獲得澄清溶液b；將25ml奶白色懸浮液a直接倒入溶液b中，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速設(shè)置為800r/min，攪拌5分鐘后轉(zhuǎn)速調(diào)整為300r/min;將剩余的溶液a以5ml/min的速度繼續(xù)倒入；結(jié)束后攪拌30分鐘后將混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中；180℃條件下反應(yīng)16h后取出；用去離子水和無水乙醇交替沖洗沉淀物4次；微波干燥15分鐘后放入管式爐中；按照5℃/min的速率升溫至500℃，煅燒150分鐘，即可獲得光催化性能良好的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片；

實(shí)施例5：

稱取1.755gnh4vo3(15mmol)溶解于50ml去離子水中，室溫下磁力攪拌20分鐘，可以獲得奶白色懸浮液a；稱取7.57gbi(no3)3·5h2o(15.6mmol)溶于50ml乙二醇溶液中；室溫下磁力攪拌20分鐘，獲得澄清溶液b；將25ml奶白色懸浮液a直接倒入溶液b中，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速設(shè)置為800r/min，攪拌5分鐘后轉(zhuǎn)速調(diào)整為300r/min;將剩余的溶液a以5ml/min的速度繼續(xù)倒入；結(jié)束后攪拌30分鐘后將混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中；120℃條件下反應(yīng)16h后取出；用去離子水和無水乙醇交替沖洗沉淀物4次；微波干燥15分鐘后放入管式爐中；按照5℃/min的速率升溫至500℃，煅燒150分鐘，即可獲得光催化性能良好的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片；

實(shí)施例6:

稱取1.755gnh4vo3(15mmol)溶解于50ml去離子水中，室溫下磁力攪拌20分鐘，可以獲得奶白色懸浮液a；稱取7.57gbi(no3)3·5h2o(15.6mmol)溶于50ml乙二醇溶液中；室溫下磁力攪拌20分鐘，獲得澄清溶液b；將25ml奶白色懸浮液a直接倒入溶液b中，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速設(shè)置為800r/min，攪拌5分鐘后轉(zhuǎn)速調(diào)整為300r/min;將剩余的溶液a以5ml/min的速度繼續(xù)倒入；結(jié)束后攪拌30分鐘后將混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中；150℃條件下反應(yīng)16h后取出；用去離子水和無水乙醇交替沖洗沉淀物4次；微波干燥15分鐘后放入管式爐中；按照4℃/min的速率升溫至450℃，煅燒180分鐘，即可獲得光催化性能良好的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片；

實(shí)施例7:

稱取1.755gnh4vo3(15mmol)溶解于50ml去離子水中，室溫下磁力攪拌20分鐘，可以獲得奶白色懸浮液a；稱取7.57gbi(no3)3·5h2o(15.6mmol)溶于50ml乙二醇溶液中；室溫下磁力攪拌20分鐘，獲得澄清溶液b；將25ml奶白色懸浮液a直接倒入溶液b中，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速設(shè)置為800r/min，攪拌5分鐘后轉(zhuǎn)速調(diào)整為300r/min;將剩余的溶液a以5ml/min的速度繼續(xù)倒入；結(jié)束后攪拌30分鐘后將混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中；150℃條件下反應(yīng)16h后取出；用去離子水和無水乙醇交替沖洗沉淀物4次；微波干燥15分鐘后放入管式爐中；按照6℃/min的速率升溫至550℃，煅燒120分鐘，即可獲得光催化性能良好的單斜白鎢礦晶型釩酸鉍納米片。