本發(fā)明涉及一種由納米粒子組成的釩酸鈰微米球的制備方法，屬于環(huán)境化工光催化水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及可見光處理染料污染廢水。

背景技術(shù)：

目前我國(guó)各種染料產(chǎn)量已達(dá)90萬(wàn)噸，染料廢水已成為環(huán)境重點(diǎn)污染源之一。染料行業(yè)品種繁多，工藝復(fù)雜。其廢水中含有大量的有機(jī)物和鹽份，具有COD_Cr高，色澤深，酸堿性強(qiáng)等特點(diǎn)，一直是廢水處理中的難題。染料廢水處理的方法有吸附法、膜分離法、光催化氧化法、電化學(xué)氧化法、超聲波降解法等。其中，光催化氧化法以清潔的太陽(yáng)能為能源，可以將污染物徹底降解，因此受到廣泛關(guān)注。目前，研究最深最廣的催化劑為TiO₂和ZnO，然而這些催化劑只對(duì)約占4%太陽(yáng)光中的紫外光有響應(yīng)，而對(duì)約占43%可見光沒(méi)有響應(yīng)。為了更好的利用太陽(yáng)能中的可見光，方法之一就是研發(fā)出新型的具有可見光相應(yīng)的光催化材料。

CeVO₄不僅在丙烷低溫氧化脫氫制丙稀和脫硫反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的催化活性，而且在可見光降解亞甲基藍(lán)中顯示出很高活性。如，Row等采用一種簡(jiǎn)單的微波輔助法合成出了CeVO₄納米顆粒，對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化活性比商業(yè)用的TiO₂還要好。Selvan等用超聲法合成除了橢圓、顆粒和梭形的CeVO₄，并在亞甲基藍(lán)光催化降解中表現(xiàn)出優(yōu)越的活性。Yan等以EDTA為表面活性劑，用水熱方法合成出了空心球、納米棒、四面體型的CeVO₄樣品。綜述所述，至今未有以乙二醇為活性劑，且形貌為由納米粒子組成的微米球的CeVO₄樣品的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在提供一種簡(jiǎn)單、易于操作、催化活性高的釩酸鈰微米球光催化劑。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種由納米粒子組成的釩酸鈰微米球的制備方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)此目的，采取的技術(shù)方案如下：

一種由納米粒子組成的釩酸鈰微米球催化劑，該催化劑是直徑1.5~2.5μm微米球，此微米球由粒徑為10~20nm的十面體組成；該催化劑為釩酸鈰，禁帶寬度為2.72 eV，在可見光照射下，30 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)污染物羅丹明B(RhB)，亞甲基藍(lán)(MB)完全降解。

一種由納米粒子組成的釩酸鈰微米球催化劑的制備方法，采用水熱法，具體步驟如下：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將1~50ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至1~6，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在100~200℃下反應(yīng)2~10h；得產(chǎn)物B；

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在200~500℃焙燒2h，即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

① 水熱法合成了微米球形貌的CeVO₄催化劑；

② 合成方法條件溫和且易于操作，產(chǎn)物產(chǎn)率高并重復(fù)性好，CeVO₄形貌規(guī)則，易于工業(yè)化生產(chǎn)；

③ 合成的CeVO₄催化劑在紫外光照射下，10min內(nèi)可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)污染物RhB接近100%降解。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明附圖2幅。

圖1為本發(fā)明實(shí)施方案1制備的CeVO₄樣品的SEM圖，從圖中可以看出所制備的CeVO₄微米球的直徑約為2μm，并由粒徑約為10~20nm的十面體組成。

圖2為本發(fā)明實(shí)施方案1制備的CeVO4樣品的光催化降解圖，由此圖可知所制備的催化劑具有很好的催化活性，在可見光照射下，30min內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)污染物的完全降解。

具體實(shí)施方式

下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將20ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至3，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)6h；得產(chǎn)物B；

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在350℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例2

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將1ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至3，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)6h；得產(chǎn)物B;

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在350℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例3

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將50ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至3，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)6h；得產(chǎn)物B;

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在350℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例4

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將20ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至1，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)6h；得產(chǎn)物B;

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在350℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例5

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將20ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至6，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)6h；得產(chǎn)物B;

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在350℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例6

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將20ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至3，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在100℃下反應(yīng)6h；得產(chǎn)物B;

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在350℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例7

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將20ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至3，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在200℃下反應(yīng)6h；得產(chǎn)物B;

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在350℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例8

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將20ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至3，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)2h；得產(chǎn)物B;

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在350℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例9

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將20ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至3，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)10h；得產(chǎn)物B;

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在350℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例10

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將20ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至3，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)6h；得產(chǎn)物B。

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在200℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。

實(shí)施例11

CeVO₄催化劑的制備步驟為：

步驟1：將摩爾比為1:1的硝酸鈰和釩酸銨加入至蒸餾水中，其中硝酸鈰與蒸餾水的比例為，1g硝酸鈰加入至50ml蒸餾水中，室溫下攪拌30min；

步驟2：將20ml乙二醇加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌30min；

步驟3：用硝酸調(diào)節(jié)上述溶液的pH值至3，室溫?cái)嚢?0min，得產(chǎn)物A；

步驟4：將步驟3的產(chǎn)物A加入到100ml水熱反應(yīng)釜中，在180℃下反應(yīng)6h；得產(chǎn)物B。

步驟5：將步驟4產(chǎn)物B，過(guò)濾，用蒸餾水和無(wú)水乙醇分別洗滌，然后將產(chǎn)物在120℃下干燥12h，在500℃焙燒2h；即得到灰黑色的釩酸鈰光催化劑，該催化劑是由納米粒子組成的微米球，直徑為1.5~2.5μm。