專利名稱：可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備技術(shù)，尤其是涉及在各種不同材料上負(fù)載釩酸鉍光催化劑薄膜的簡單制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
釩酸鉍是一種無毒的新型黃色顏料，同時也是一種性能優(yōu)良、具有很高的可見光響應(yīng)活性的光催化劑。
利用光催化技術(shù)凈化環(huán)境是一項“綠色技術(shù)”，引起了各國政府的普遍重視，成為各國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點。光催化劑在紫外或可見光照射下能有效地去除空氣中有害物質(zhì)和殺菌，將空氣中VOCs(甲醛、苯系物、硫化物、氮氧化物等污染物)直接氧化分解成水、二氧化碳或其它無毒無害物質(zhì)，能夠高效地破壞各種細(xì)菌的細(xì)胞膜，凝固各種病毒的蛋白質(zhì)，達(dá)到殺菌的目的。在國外現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于家庭、辦公樓、會議室、室內(nèi)公共場所、醫(yī)院病房、幼兒院、學(xué)校、微機房以及汽車、火車、輪船、飛機交通工具等環(huán)境。目前以化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的二氧化鈦(TiO2)為主要研究對象，其廣泛的工業(yè)應(yīng)用受到極大制約，主要存在的問題包括(1)、量子產(chǎn)率低，總反應(yīng)速率較慢，難以處理量大且濃度高的工業(yè)廢氣和廢水；(2)、太陽能利用率低，由于TiO2的能帶結(jié)構(gòu)決定了其只能吸收利用太陽光中的紫外線部分不能吸收可見光。而太陽光中紫外光、可見光所占的能量分別約為4％、43％，因此開發(fā)具有高量子產(chǎn)率，能被太陽光譜中的可見光激發(fā)的高效半導(dǎo)體光催化劑，是解決當(dāng)前光催化技術(shù)中難題的關(guān)鍵。利用光催化劑處理工農(nóng)業(yè)廢水和深度凈化飲用水的研究也正方興未艾。隨著研究的不斷深入，相信不久的將來還將開發(fā)出更多更好的光催化劑材料，以及發(fā)現(xiàn)光催化劑的其它應(yīng)用功能。
光催化劑在實際的應(yīng)用中，可以制備成納米粉末、纖維、多孔材料、塊體材料等各種形狀，還可將光催化劑負(fù)載在不同形狀的載體材料上，實現(xiàn)材料的多種使用功能或達(dá)到節(jié)約光催化劑目的。由于粉末不能重復(fù)使用，也不易回收，而無法滿足實際需要。
因此一般光催化被制備成薄膜，負(fù)載在不同形狀的載體材料上使用。
釩酸鉍顏料(橙黃色)是一種黃色顏料，視覺效果好，由于著色力、遮蓋力、耐熱性、耐候性、耐化學(xué)性、保光性等各種性能優(yōu)異，在各種溶劑中的分散性和流變性良好，而且被證明無毒性，已經(jīng)成為替代鉻黃、鎘黃、含鉛顏料的產(chǎn)品，在陶瓷、涂料和塑料等工業(yè)領(lǐng)域就用廣泛。釩酸鉍顏料較經(jīng)濟(jì)的制備方法主要有固相反應(yīng)合成法和水溶液共沉法等。但由于其價格非常昂貴，限制了它的應(yīng)用范圍。顏料實際可被利用的只是顆粒的外表面，而顆粒內(nèi)核沒有發(fā)揮作用，即占顏料總體積的30％～60％的內(nèi)核部分如果能用低成本的內(nèi)核取代，在內(nèi)核外包覆一層顏料，將能大大提高顏料的利用率，降低成本。目前包核顏料的生產(chǎn)方法有物理法和化學(xué)法二種。物理法是利用離心振動磨等相關(guān)設(shè)備和工藝，利用內(nèi)核與顏料之間的分子間力(范德華力、氫鍵力)和靜電引力，使之相互吸附成為包核顏料。該法工藝流程短、成本低、沒有環(huán)境污染。但由于生產(chǎn)過程中核與顏料之間的相互吸附不完全，呈統(tǒng)計分布，因此生產(chǎn)出來的顏料質(zhì)量不穩(wěn)定，在使用過程中，外層顏料與內(nèi)核間的作用力弱，在高外力作用下，外層顏料會逐漸從內(nèi)核表面脫落，使得應(yīng)用性能下降甚至消失，化學(xué)法是利用專用的包覆劑進(jìn)行包覆。采用的包覆劑每個分子中有2個以上的官能團(tuán)，其中一個官能團(tuán)與內(nèi)核作用，使包覆劑牢固吸附在內(nèi)核表面，另一個官能團(tuán)與外層顏料作用。使其充分包覆在內(nèi)核上面。采用化學(xué)吸附后，包覆劑在內(nèi)核與外層顏料間起橋聯(lián)作用，使得內(nèi)外間的作用力增大，能夠完全滿足實際應(yīng)用的要求。但是，由于在生產(chǎn)中引入了包覆劑，使得成本遠(yuǎn)大于物理法，并且生產(chǎn)工藝流程長，環(huán)境污染也較嚴(yán)重。碳酸鈣、高嶺土、二氧化硅是常用的內(nèi)核材料。包覆劑的選擇是另一關(guān)鍵因素，它必須能使外層顏料與內(nèi)核牢固結(jié)合，包覆劑相當(dāng)于對內(nèi)核進(jìn)行表面修飾，好的化學(xué)修飾能夠使內(nèi)核的性能大幅度提高。包覆過程對內(nèi)核質(zhì)量要求很高，如常要求對內(nèi)核表面進(jìn)行修飾，使包覆劑的用量減少，并提高包覆質(zhì)量。包覆法的另一個缺點是只能處理粉末物料，對其它形狀和體積的材料無能為力?；瘜W(xué)法中還有一種沉淀包覆法工藝，即將含鉍、釩的原料溶入溶劑中，將被包覆的物料與溶液混合均勻，加入沉淀劑，使釩酸鉍沉淀在內(nèi)核表面，再經(jīng)高溫處理，得到包覆物料。但高溫處理能耗高，顆粒團(tuán)聚長大，還要進(jìn)一步破碎，增加成本。
若能開拓釩酸鉍的其它應(yīng)用功能，改進(jìn)制備技術(shù)，減少釩酸鉍的用量，降低生產(chǎn)成本，釩酸鉍材料的應(yīng)用無疑將會不斷擴(kuò)大。另一方面，釩酸鉍材料具有較強的可見光吸收能力，吸收波長達(dá)560nm，即能吸收太陽光能量的10％以上。相對于TiO2僅能吸收太陽光能量的約4％，釩酸鉍吸收太陽光能量的能力有了很大的提高。特別是釩酸鉍能夠吸收波長大于400nm的可見光，這對于缺乏紫外光(光波長小于400nm)的室內(nèi)環(huán)境顯得特別有意義?；谝陨弦蛩?，結(jié)合其它光催化劑和建筑材料的應(yīng)用現(xiàn)狀，利用釩酸鉍具有較強的光催化活性和本身能作為一種環(huán)境友好的黃色顏料的特點，開發(fā)新的釩酸鉍材料的負(fù)載或薄膜制備技術(shù)，顯現(xiàn)出迫切的必要性和廣闊的市場應(yīng)用前景。負(fù)載結(jié)合牢固的釩酸鉍薄膜層的制備方法有許多種，如激光脈沖濺射、磁控濺射、溶膠凝膠法、有機金屬鹽分解法、化學(xué)氣相沉積等。這些方法需要較昂貴的設(shè)備，制作過程復(fù)雜，處理的規(guī)模和產(chǎn)量有限，對原料的要求高，價格高，先要用高溫固相法等合成釩酸鉍粉末，另外如溶膠凝膠法、有機金屬鹽分解法等還需要后續(xù)的熱處理工藝，增加生產(chǎn)成本。更重要的是，這些方法不能處理體積或表面大的負(fù)載物體，如門、窗玻璃等。
近年來，超聲波方法被廣泛應(yīng)用于制備和合成科學(xué)研究領(lǐng)域中。研究結(jié)果表明，以10kHz～15kHz的超聲波引入溶液中，會有大量的氣泡形成、生長，然后爆烈，產(chǎn)生“空化”現(xiàn)象，并能在極短的時間內(nèi)在液體中產(chǎn)生高達(dá)5000k的溫度，以及氣壓達(dá)1.7×105kpa的局部熱點，對化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生催化作用，如對薄膜的處理生長速度、微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響。
發(fā)明人鄒志剛、陳延峰、葉金花等已申請將復(fù)合氧化物半導(dǎo)體光催化劑釩酸鉍(BiVO4)制備成薄膜光電極，以及用于制取氫氣和作為電池電極。其申請內(nèi)容參見“具有可見光響應(yīng)的多孔薄膜半導(dǎo)體光電極及光電化學(xué)反應(yīng)裝置及制備”，申請受理號為200310106207.9。
本發(fā)明人已申請的“含鉍復(fù)合氧化物BiMO*和Bi*NO*型半導(dǎo)體光催化劑及制備和應(yīng)用”專利項目，申請?zhí)?00410041284.5，利用含鉍的復(fù)合氧化物半導(dǎo)體釩酸鉍等作為光催化劑使用，在紫外或可見光照射下分解有害化學(xué)物質(zhì)、有機生物質(zhì)和殺菌。其中未述及與本發(fā)明所述相同的發(fā)明內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是根據(jù)釩酸鉍是一種無毒的新型黃色顏料，同時也是一種性能優(yōu)良、具有很高的可見光響應(yīng)活性的光催化劑的特點，考慮到單純使用釩酸鉍存在價格昂貴的問題，結(jié)合光催化劑的發(fā)明現(xiàn)狀和廣闊的市場就用前景，提供釩酸鉍光催化薄膜層的簡單制備技術(shù)。結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)，采用簡單的加熱沉積技術(shù)，利用廉價的工業(yè)原料，只需普通的常溫常壓水溶液加熱設(shè)備，即可一步法生產(chǎn)釩酸鉍薄膜層，將釩酸鉍光催化劑負(fù)載在各種不同形狀的物品上。具有生產(chǎn)制備技術(shù)十分簡單，規(guī)模可大可小，原料易得，成本低廉的特點。利用水溶性的含鉍化合物、含釩化合物、添加劑和多種絡(luò)合劑為原料，配成一定濃度的水溶液。
本發(fā)明的目的尤其是將各種欲負(fù)載的材料放入含鉍化合物、含釩化合物的水溶液中，獲得不同厚度、粒度、嵌布狀態(tài)和表面形貌的釩酸鉍可見光響應(yīng)型光催化表面層。從而得到表面層與基體材料結(jié)合非常牢固，具有良好的光催化活性，能夠重復(fù)使用的可見光響應(yīng)型光催化表面層。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的將各種欲負(fù)載的內(nèi)核或襯底材料放入含鉍化合物、含釩化合物的水溶液中，在一定的溫度下(一般從室溫至220℃)或同時輔助超聲波攪拌，經(jīng)過不同時間(1-360min，尤其30-200min)的處理后，取出用水或有機溶劑清洗，獲得不同厚度、粒度、嵌布狀態(tài)和表面形貌的釩酸鉍可見光響應(yīng)型光催化表面層。超聲波還能對細(xì)小顆粒起到粉碎作用，減小顆粒尺寸。超聲波技術(shù)對釩酸鉍包覆粉末的制備具有很大的輔助優(yōu)勢。
本發(fā)明具體內(nèi)容如下1、釩酸鉍光催化劑薄膜層制備的原料為水溶性的含鉍化合物(如硝酸鉍Bi(NO3)3·5H2O，氯化鉍BiCl3、氯氧鉍BiOClO4或醋酸鉍等)、含釩化合物(如釩酸鈉NaVO3，偏釩酸銨NH4VO3等)、添加劑(如磷酸氫鈉NaH2PO4、磷酸氫二鈉Na2HPO4、磷酸氫鉀KH2PO4、磷酸氫二鉀K2HPO4、硼酸H3BO3、磷酸鈉Na3PO3、磷酸鉀K3PO3、碳酸鈉Na2CO3或碳酸鉀K2CO3等，作為pH緩沖劑)和絡(luò)合劑(如乙二胺四乙酸EDTA、檸檬酸C6H8O7·5H2O或甘胺酸)，氫氧化鈉NaOH，氫氧化鉀KOH，硝酸HNO3。制備的原料還可以是各種有機的含鉍化合物、含釩化合物。
另添加作為摻雜的物料，如稀土、金屬離子等，以稀土鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鏑、釔、銩、鐿、鉺和鐵、鈷、鎳、鋅、鎘、銦等水溶性硝酸鹽、硫酸鹽或氯化物為原料。
2、在各種不同材料上負(fù)載一層厚度的釩酸鉍光催化劑薄膜。根據(jù)不同的應(yīng)用要求和載體材料，可制備成厚度為納米級至微米級的薄膜層。其制備過程是上述發(fā)明內(nèi)容1中所述的各種原料，即利用水溶性的含鉍化合物(硝酸鉍Bi(NO3)3·5H2O，氯化鉍BiCl3等)、含釩化合物(釩酸鈉NaVO3，偏釩酸銨NH4VO3等)、添加劑(磷酸氫鈉NaH2PO4、磷酸氫二鈉Na2HPO4、磷酸二氫銨NH4H2PO4、磷酸氫鉀KH2PO4、磷酸氫二鉀K2HPO4、硼酸H3BO3、磷酸鈉Na3PO3、磷酸鉀K3PO3等，作為pH緩沖劑)和多種絡(luò)合劑(乙二胺四乙酸EDTA、檸檬酸C6H8O7·5H2O、)為原料，按一定的比例(比例的范圍是含鉍化合物與含釩化合物的摩爾比是1∶1-3.5，添加劑與絡(luò)合劑的比例適量，摩爾濃度為0.01-0.5mol/L)加入到蒸餾水中，用NaOH水溶液調(diào)整溶液的pH值，在攪拌過程中將水溶液加熱，得到一定濃度的清亮溶液。然后將各種欲負(fù)載的材料放入其中，在一定45～200℃的溫度下經(jīng)過不同時間的處理后，取出用水或有機溶劑清洗，獲得不同厚度、粒度、嵌布狀態(tài)和表面形貌的釩酸鉍可見光響應(yīng)型光催化劑表面層，可用于不同需要的場合。當(dāng)負(fù)載溫度大于100℃時，需要加壓設(shè)備(水熱條件下)，可以加快薄膜層沉積速度。
3、用上述發(fā)明內(nèi)容1、2的釩酸鉍光催化劑薄膜層，覆蓋在不同的材料表面上，如玻璃、鋼板、塑料、橡膠、紙張、木材、鋁板、陶瓷、陶器、布料、化纖等塊狀材料，以及中空金屬球、塑料球、玻璃球、泡沫陶瓷、玻璃纖維，或者由這些材料所制成的各種不同形狀的物品。
4、用上述發(fā)明內(nèi)容1、2的釩酸鉍光催化劑薄膜層，覆蓋在不同的粉末(或小球、微珠、晶須)材料表面上。如ZrO2、SiO2、Al2O3、TiO2、ZnO、CaO、MgO、CaCO3、云母、沸石、活性炭、立德粉、樹脂、金屬粉末、有機物顆粒、磁性金屬或磁性氧化物顆粒等功能材料和建筑材料。
5、用上述發(fā)明內(nèi)容1、2所述的內(nèi)容和方法，將釩酸鉍光催化劑沉積在各種多孔薄膜或無孔薄膜的材料上，如多孔TiO2、SiO2、Al2O3、ZnO及其它材料。
6、在上述發(fā)明內(nèi)容2中，可以加入適當(dāng)?shù)南⊥粱蚪饘匐x子，制作含摻雜離子的釩酸鉍光催化劑薄膜層，獲得不同表面形貌和性能的釩酸鉍薄膜層。
7、微波超聲波輔助釩酸鉍薄膜層的制備。利用超聲波、微波的攪拌作用和促進(jìn)作用，用上述發(fā)明內(nèi)容1、2所述的內(nèi)容和方法，將釩酸鉍光催化薄膜層包覆在上述發(fā)明內(nèi)容3、4、5所述的各種材料上。對于包覆粉末材料更為適用，可減少處理時間，獲得與基體材料結(jié)合緊密、表面更加致密光滑的薄膜層。
本發(fā)明的特點是本發(fā)明得到的這些表面含有釩酸鉍光催化劑的負(fù)載材料具有很強的消毒、殺菌、去污、除臭功能。適用于室內(nèi)外空氣的凈化、工農(nóng)業(yè)廢水處理和飲用水的深度處理，以及殺菌消毒作用。還能用作光催化太陽能電極材料、多功能建筑涂料等。本發(fā)明制備技術(shù)流程十分簡單，所需設(shè)備少，規(guī)?？纱罂尚?，原料易得，成本低廉?？梢源龠M(jìn)環(huán)境友好型釩酸鉍光催化劑在不同領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。用超聲波輔助釩酸鉍薄膜層的制備，可縮短處理時間，釩酸鉍光催化劑薄膜層與基體或襯底材料結(jié)合緊密、表面更加致密光滑。
具體實施例方式
實施例1在玻璃片上制備一層釩酸鉍光催化劑薄膜層。分別稱取一定量的硝酸鉍Bi(NO3)3·5H2O和乙二胺四乙酸EDTA，溶于蒸餾水中，然后加入到濃度為0.1mol/L的磷酸氫鈉NaH2PO4、磷酸氫二鈉Na2HPO4緩沖溶液中，作為A液；再將釩酸鈉NaVO3加入到濃度為0.1mol/L的磷酸氫鈉NaH2PO4、磷酸氫二鈉Na2HPO4緩沖溶液，作為B液；控制加入速度，將B液加入到A液中，控制在硝酸鉍∶乙二胺四乙酸∶釩酸鈉為1∶2～3∶2～3(摩爾比)，用濃度為1mol/L的NaOH水溶液調(diào)整溶液的pH＝7左右。在攪拌過程中將水溶液加熱，得到一定濃度的的清亮溶液，作為C液。然后將經(jīng)過酸堿、蒸餾水、乙醇、丙酮等超聲清冼過的玻璃片垂直放入在上述C液內(nèi)，在一定的溫度(90℃)下經(jīng)過3小時的處理后，取出用蒸餾水清洗，干燥后經(jīng)XRD測定，獲得橙黃色的表面薄膜層為釩酸鉍。
鉍化合物選用氯化鉍BiCl3或醋酸鉍等、含釩化合物選用偏釩酸銨NH4VO3且有相同效果。
采用發(fā)明內(nèi)容1、2所述的其它原料和改變工藝參數(shù)，利用上述制備方法在發(fā)明內(nèi)容3、4、5所述的材料上也可獲得釩酸鉍表面薄膜層。
用超聲波輔助制備釩酸鉍薄膜層，時間縮短至30min。室溫下微波超聲波輔助制備則要經(jīng)過0.2-3小時的處理。
襯底材料可以選擇玻璃、鋼板、塑料、橡膠、紙張、木材、鋁板、陶瓷、陶器、布料、化纖等塊狀材料，中空金屬球、塑料球、玻璃球、泡沫陶瓷、玻璃纖維等沒有限定。亦可沉積在各種多孔薄膜或無孔薄膜的材料上，如多孔TiO2、SiO2、Al2O3、ZnO及其它材料。
實施例2摻雜稀土或金屬離子的釩酸鉍光催化劑薄膜層的制備。分別稱取一定量的硝酸鉍Bi(NO3)3·5H2O、硝酸鈰Ce(NO3)3·6H2O和乙二胺四乙酸EDTA，先將乙二胺四乙酸EDTA溶于蒸餾水中，然后再加入Bi(NO3)3·5H2O、硝酸鈰Ce(NO3)3·6H2O，接著加入到濃度為0.1mol/L的磷酸氫鈉NaH2PO4、磷酸氫二鈉Na2HPO4緩沖溶液中，作為A液；再將釩酸鈉NaVO3加入到濃度為0.1mol/L的磷酸氫鈉NaH2PO4、磷酸氫二鈉Na2HPO4緩沖溶液，作為B液；控制加入速度，將B液加入到A液中，控制在(硝酸鉍+硝酸鈰)∶檸檬酸∶釩酸鈉為1∶1.5～3∶1.5～3，用濃度為1mol/L的NaOH水溶液調(diào)整溶液的pH＝6.5～8左右。在攪拌過程中將水溶液加熱，得到一定濃度的的清亮溶液，作為C液。
取普通玻璃片一塊，先用磷酸鹽型弱堿性脫脂劑溶液在50℃下處理5分鐘，接著在1∶1的氨水浸煮，再加入雙氧水處理片刻，取出用蒸餾水、乙醇、丙酮等超聲清冼，并用氮氣吹干。將處理過的玻璃片加入到上述C液中，即可在玻璃片上制得摻雜各種稀土或金屬離子的釩酸鉍表面薄膜層。
采用發(fā)明內(nèi)容1、2所述的其它原料和改變工藝參數(shù)，利用上述制備方法在發(fā)明內(nèi)容3、4、5所述的材料上也可獲得摻雜各種稀土或金屬離子的釩酸鉍表面薄膜層。
實施例3表面包覆釩酸鉍光催化劑薄膜層的納米氧化鋅的制備。溶液的配制如實施例1，即分別稱取一定量的硝酸鉍Bi(NO3)3·5H2O和乙二胺四乙酸EDTA，溶于蒸餾水中，然后加入到濃度為0.1mol/L的磷酸氫鈉NaH2PO4、磷酸氫二鈉Na2HPO4緩沖溶液中，作為A液；再將釩酸鈉NaVO3加入到濃度為0.1mol/L的磷酸氫鈉NaH2PO4、磷酸氫二鈉Na2HPO4緩沖溶液，作為B液；控制加入速度，將B液加入到A液中，控制在硝酸鉍∶乙二胺四乙酸∶釩酸鈉為1∶2～3∶2～3，用濃度為1mol/L的NaOH水溶液調(diào)整溶液的pH＝7左右。再加入一定量的平均粒度為60納米的氧化鋅粉末于溶液中，將其置于帶加熱裝置的超聲波清洗器內(nèi)，開始加熱升溫，同時開啟超聲攪拌，在80℃的溫度下處理1～3小時，獲得黃色粉末。將溶液與粉末分離，用酒精和蒸餾水反復(fù)洗滌粉末多次，最后將粉末噴霧干燥，得到表面包覆釩酸鉍光催化劑薄膜層的納米氧化鋅產(chǎn)品。
采用發(fā)明內(nèi)容1、2所述的其它原料和改變工藝參數(shù)，利用上述制備方法在發(fā)明內(nèi)容3、4、5所述的材料上也可獲得釩酸鉍表面薄膜層，或者摻雜各種稀土或金屬離子的釩酸鉍表面薄膜層。鉍化合物選用氯化鉍BiCl3或醋酸鉍等、含釩化合物選用偏釩酸銨NH4VO3且有相同效果。
不同的粉末負(fù)載體如ZrO2、SiO2、Al2O3、TiO2、ZnO、CaO、MgO、CaCO3、云母、沸石、活性炭、立德粉、樹脂、金屬粉末、有機物顆粒、磁性金屬或磁性氧化物顆粒等功能材料有相同的表面負(fù)載效果。
當(dāng)負(fù)載溫度大于100℃時，需要在承壓設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，可以加快薄膜層沉積速度。用超聲波、微波輔助備制釩酸鉍薄膜層，時間更為縮短。超聲波裝置可使用超聲波清洗機的探頭置入溶液的容器內(nèi)，或在器壁傳遞超聲波能量；微波加熱迅速，并有促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的作用可以加入適當(dāng)?shù)南⊥粱蚪饘匐x子，制作含摻雜離子的釩酸鉍光催化劑薄膜層，獲得不同表面形貌和性能的釩酸鉍薄膜層。
另添加作為摻雜的物料，如稀土、金屬離子等，以稀土鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鏑、釔、銩、鐿、鉺和鐵、鈷、鎳、鋅、鎘、銦等水溶性硝酸鹽、硫酸鹽或氯化物為原料。添加量較小，可以改善催化性能。
權(quán)利要求
1.可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法，其特征是將各種欲涂負(fù)的內(nèi)核或襯底材料放入含鉍化合物、含釩化合物的水溶液中，原料為水溶性的含鉍化合物(如硝酸鉍Bi(NO3)3·5H2O，氯化鉍BiCl3或醋酸鉍等)、含釩化合物(如釩酸鈉NaVO3，偏釩酸銨NH4VO3等)、添加劑(如磷酸氫鈉NaH2PO4、磷酸氫二鈉Na2HPO4、磷酸氫鉀KH2PO4、磷酸氫二鉀K2HPO4、硼酸H3BO3、磷酸鈉Na3PO3、磷酸鉀K3PO3、Na2CO3或K2CO3等，作為pH緩沖劑)和絡(luò)合劑(如乙二胺四乙酸EDTA、檸檬酸C6H8O7·5H2O或甘胺酸)，氫氧化鈉NaOH，氫氧化鉀KOH，硝酸HNO3。制備的原料還可以是各種有機的含鉍化合物、含釩化合物；在室溫至220℃的條件下或同時輔助超聲波攪拌，經(jīng)過1-360min的處理后，取出用水或有機溶劑清洗，獲得不同厚度、粒度、嵌布狀態(tài)和表面形貌的釩酸鉍可見光響應(yīng)型光催化表面層。
2.由權(quán)利要求1所述的可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法，其特征是另添加作為摻雜的物料，如稀土、金屬離子等，以稀土鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鏑、釔、銩、鐿、鉺和鐵、鈷、鎳、鋅、鎘、銦等水溶性硝酸鹽、硫酸鹽或氯化物為原料。
3.由權(quán)利要求1所述的可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法，其特征是在各種不同材料上負(fù)載一層厚度的釩酸鉍光催化劑薄膜。在玻璃、鋼板、塑料、橡膠、紙張、木材、鋁板、陶瓷、陶器、布料、化纖等塊狀材料，以及中空金屬球、塑料球、玻璃球、泡沫陶瓷、玻璃纖維，或者由這材料所制成的各種不同形狀的物品。制備成厚度為納米級至微米級的薄膜層。
4.由權(quán)利要求1所述的可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法，其特征是含鉍化合物與含釩化合物的摩爾比是1∶1-3.5，添加劑與絡(luò)合劑的比例適量，摩爾濃度為0.01-0.5mol/L加入到蒸餾水中，用NaOH水溶液調(diào)整溶液的pH，在攪拌過程中將水溶液加熱，得到一定濃度的的清亮溶液；然后將各種欲負(fù)載的材料放入其中，在一定45～200℃的溫度下經(jīng)過不同時間的處理后，取出用水或有機溶劑清洗，獲得不同厚度、粒度、嵌布狀態(tài)和表面形貌的釩酸鉍可見光響應(yīng)型光催化劑表面層，可用于不同需要的場合。
5.由權(quán)利要求1所述的可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法，其特征是當(dāng)負(fù)載溫度大于100℃時，需要加壓設(shè)備(水熱條件下)，可以加快薄膜層沉積速度。
6.由權(quán)利要求1所述的可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法，其特征是覆蓋在不同的粉末(或小球、微珠、晶須)材料表面上。如ZrO2、SiO2、Al2O3、TiO2、ZnO、CaO、MgO、CaCO3、云母、沸石、活性炭、立德粉、樹脂、金屬粉末、有機物顆粒、磁性金屬或磁性氧化物顆粒等功能材料和建筑材料。
7.由權(quán)利要求1所述的可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法，其特征是釩酸鉍光催化劑沉積在各種多孔薄膜或無孔薄膜的材料上，如多孔TiO2、SiO2、Al2O3、ZnO及其它材料。
8.由權(quán)利要求1、2、或7所述的可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法，其特征是利用超聲波、微波的攪拌和促進(jìn)作用，將釩酸鉍光催化薄膜層包覆在內(nèi)核或襯底材料上，獲得與基體材料結(jié)合緊密、表面更加致密光滑的薄膜層。
全文摘要
可見光響應(yīng)型光催化薄膜層的制備方法，其特征是將各種欲涂負(fù)的內(nèi)核或襯底材料放入含鉍化合物、含釩化合物的水溶液中，原料為水溶性的含鉍化合物、含釩化合物、添加劑和絡(luò)合劑，氫氧化鈉NaOH，氫氧化鉀KOH，硝酸HNO
文檔編號B01J37/02GK1683074SQ20051003809
公開日2005年10月19日 申請日期2005年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者李敦鈁, 祝梅, 鄒志剛 申請人:南京大學(xué)