本發明專利技術公開了一種可見光響應的鉭釩酸釔酸鹽光催化劑的制備及其光降解應用，可采用兩種簡便的方法制備，一種是高溫固相法，將化學整比的原料混合均勻，采用燒結的方法，制備得到純物相的YVTa2O9；另一種是化學溶液法，把化學整比的原料制備成溶液，并加入高分子絡合劑，使得Y離子、V離子和Ta離子絡合，蒸發水分使之成為溶膠并干燥，高溫煅燒使有機組份揮發，得到純物相的YVTa2O9或者將所得溶液置于高壓反應釜中，利用高溫高壓得到所要的YVTa2O9光催化劑；本發明專利技術的制備過程簡便，便于工業化生產，所得產物顆粒均勻，且制備的YVTa2O9在可見光范圍具有光吸收性能；在可見光的輻照下具有較好的光催化效應，能夠很好地降解有機污染物，是一種潛在的光催化劑材料。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種可見光響應的鉭釩酸釔酸鹽光催化劑的制備方法及其光降解應用，屬于無機光催化材料領域。特別涉及用于降解有機染料及其他的污染物。
技術介紹
自從人類進行了工業革命，社會和工業得到了快速的發展，雖然人們的生活條件和生活質量提高了，但是人們也為之付出了一定代價，如一系列環境污染問題：生態破壞，水源污染，空氣質量下降等。解決環境污染問題迫在眉睫。為此，人們采取了許多措施來治理和改善環境問題，其中，光催化劑因其能耗低、反應條件溫和、適用范圍廣和二次污染小等特點，引起了研究人員的廣泛關注。自從半導體材料TiO2用于光解水產氫的研究后，科學家接著就報道了將半導體材料用于降解污染物，揭開了半導體材料用于環境保護的新篇章。但是，傳統的光催化劑如TiO2，ZnO，SnO2，ZrO2等，由于其帶寬比較大，需要在紫外光的作用下才能進行光催化反應，但是紫外光在太陽光中僅占4%，因此限制了這些傳統催化劑的實際應用。所以研究者通過摻雜、復合等手段拓寬其可見光響應，或者轉而尋找新型光催化材料。本專利研究了一種具有可見光響應的高效光催化劑鉭釩酸釔光催化材料YVTa2O9，并研究了其制備方法和光催化的性能，發現該化合物能夠對可見光響應而且具有良好的光催化分解有機污染物的性能。在可見光的照射下，300分鐘內對污染物的降解率最大達到90%，是一種有效的光催化劑。
技術實現思路
本專利技術的意義在于提供一種制備方法簡單、具有良好的光催化活性、有應用前景的光催化劑。為達到以上目的，本專利技術采用的技術方案是：一種鉭釩酸釔酸鹽光催化劑，化學通式為YVTa2O9，該催化劑在可見光照射下，300分鐘對污染物的降解率接近90%。本專利技術同時提供了三種適合于所述的鉭釩酸釔酸鹽光催化劑的制備方法：方法一，采用高溫固相法，由以下步驟組成：（1）以含鉭離子、釩離子和含釔離子的化合物為原料，按化學通式為YVTa2O9中的化學計量比稱取原料，并充分研磨，使之均勻混合；（2）將步驟（1）得到的混合物在空氣氣氛下進行預煅燒，預煅燒溫度為300~450℃，煅燒時間為2~5小時，自然冷卻至室溫，再次研磨并混合均勻；（3）將步驟（2）得到的混合物在空氣氣氛中煅燒，煅燒溫度為900~1050℃，煅燒時間為5-12小時，自然冷卻并研磨即得到一種鉭釩酸釔酸鹽光催化劑。以上步驟所述的含鉭元素的化合物為五氧化二鉭Ta2O5；所述的含釩元素的化合物為偏釩酸銨NH4VO3和五氧化二釩V2O5中的一種；所述的含釔元素的化合物為三氧化二釔Y2O3和硝酸釔Y(NO3)3中的一種。步驟（2）所述的煅燒溫度為300~400℃，煅燒時間為3~5小時。步驟（3）所述的煅燒溫度為950~1030℃，煅燒時間為4~8小時。方法二，采用溶膠凝膠法，由以下步驟組成：（1）按化學通式YVTa2O9中各元素的化學計量比，首先稱量含鉭離子Ta5+的化合物，溶解在一定量的氫氟酸HF中，然后用氨水調節溶液pH得到白色沉淀，洗滌，抽濾，烘干，將所得的沉淀加入到適量的檸檬酸溶液中攪拌至澄清，得到溶液A；然后再稱取含有釩離子V5+和釔離子Y3+的化合物，一起溶解在一定的去離子水中，置于50℃水浴鍋中攪拌至橙色澄清溶液，得到B溶液。最后將B溶液逐滴加入到A溶液中，并在加熱條件下攪拌均勻，直至形成凝膠；（2）將上述得到的凝膠陳化一段時間，然后放在鼓風干燥箱中，溫度為85℃，時間為8小時，并烘干；（3）自然冷卻，取出前驅體，在空氣氣氛中進行煅燒，煅燒溫度為750~800℃，煅燒時間為4~15小時。煅燒并冷卻后，研磨均勻即得到一種鉭釩酸釔酸鹽光催化劑。以上步驟所述的含鉭元素的化合物為五氧化二鉭Ta2O5；所述的含釩元素的化合物為偏釩酸銨NH4VO3；所述的含釔元素的化合物為硝酸釔Y(NO3)3。以上所述的一種鉭釩酸釔酸鹽光催化劑在可見光照射下，300分鐘對污染物的降解率接近90%，是一種有應用前景的光催化劑。方法三，采用水熱法制備得到粉體，由以下步驟組成：（1）按化學式YVTa2O9中各元素的化學計量比，稱取含有鉭離子Ta5+的化合物，溶于適量的去離子水或硝酸中，并不斷攪拌，直至完全溶解；稱取含有釔離子Y3+的化合物，也溶于一定量的去離子水中，并不斷攪拌，直至完全溶解；同樣的，按化學計量比稱取含釩離子V5+的化合物，加入適量去離子水，在水浴條件下攪拌至澄清，溫度為50℃；（2）將上述得到的三種溶液混合在一起，調節混合溶液的pH值在6~8之間，并不斷的攪拌30分鐘，然后將混合液置于含聚四氟乙烯襯底的反應釜中，密封后放入鼓風干燥箱中，控制溫度在160~220℃之間，反應時間在12~48小時；（3）上述反應結束后，取出反應釜，將所得到的沉淀物進行過濾、洗滌、并在一定的溫度下烘干，即得到一種鉭釩酸釔光催化粉末材料。以上步驟所述的含鉭離子Ta5+的化合物為五氟化鉭TaF5；所述的含有釔離子Y3+的化合物為硝酸釔Y(NO3)3；所述的含釩離子V5+的化合物為偏釩酸銨NH4VO3。與現有技術方案相比，本專利技術技術方案優點在于：（1）YVTa2O9光催化材料制作方法簡單便捷，采用的固相法和化學法制備的樣品顆粒較小且分布均勻；（2）制備的YVTa2O9在可見光氛圍內有很好的光吸收，而且在可見光照射下能夠有效地降解有機染料污染物；（3）本專利技術對環境無污染，無廢氣廢液排放，YVTa2O9光催化劑是一種綠色安全的無機光催化材料，且易于改性和應用。附圖說明圖1為本專利技術實施例1所制得的YVTa2O9樣品的X射線粉末衍射圖；圖2為本專利技術實施例1所制得的YVTa2O9樣品的SEM（掃描電子顯微鏡）圖；圖3為本專利技術實施例1所制得的YVTa2O9樣品紫外-可見吸收光譜圖；圖4為本專利技術實施例1所制得的YVTa2O9樣品在不同的可見光照（波長大于420納米）時間下對有機染料亞甲基藍的降解曲線圖；圖5為本實施例1技術方案所制備樣品降解亞甲基藍的動力學曲線圖；圖6為本專利技術實施例5所制得的YVTa2O9樣品的X射線粉末衍射圖；圖7為本專利技術實施例5所制得的YVTa2O9樣品的SEM（掃描電子顯微鏡）圖；圖8為本專利技術實施例5所制得的YVTa2O9樣品紫外-可見吸收光譜圖；圖9為本專利技術實施例5所制得的YVTa2O9樣品在不同的可見光照（波長大于420納米）時間下對有機染料亞甲基藍的降解曲線圖；圖10為本實施例5技術方案所制備樣品降解亞甲基藍的動力學曲線圖。具體實施方式實施例1制備YVTa2O9根據化學式YVTa2O9中各元素的化學計量比，分別稱取Ta2O5：4.42克，V2O5：0.91克，Y2O3:1.13克，置于瑪瑙研缽中加入丙酮充分研磨均勻后，在空氣氣氛下于馬弗爐中預煅燒5小時，溫度為300℃，自然冷卻后，取出樣品；再次把混合料充分混合研磨均勻；該混合樣品在空氣氣氛之中，再次在1050℃下煅燒12小時，冷卻至室溫，取出后并充分研磨即得到YVTa2O9光催化劑粉末。參見附圖1，它是按本實施例1技術方案制備的樣品的XRD圖，經與標準卡片比對發現實驗所制備的釩酸鹽YVTa2O9為單相材料，沒有任何其它雜相存在，衍射峰尖銳，結晶度非常好；參見附圖2，它是按本實施例1所制備樣品YVTa2O9的SEM（掃描電子顯微鏡）圖，從圖中可以看出，結晶粒度非常均勻且呈現出較好的分散性；參見本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鉭釩酸釔酸鹽光催化劑，其特征在于：它的化學通式為YVTa2O9；所述的該催化劑在可見光照射下，300分鐘對污染物的降解率接近90%。
【技術特征摘要】
1.一種鉭釩酸釔酸鹽光催化劑，其特征在于：它的化學通式為YVTa2O9；所述的該催化劑在可見光照射下，300分鐘對污染物的降解率接近90%。2.一種如權利要求1所述的鉭釩酸釔酸鹽光催化劑的制備方法，采用高溫固相法，其特征在于包括以下步驟：（1）以含鉭離子、釩離子和含釔離子的化合物為原料，按化學通式為YVTa2O9中的化學計量比稱取原料，并充分研磨，使之均勻混合；（2）將步驟（1）得到的混合物在空氣氣氛下進行預煅燒，預煅燒溫度為300~450℃，煅燒時間為2~5小時，自然冷卻至室溫，再次研磨并混合均勻；（3）將步驟（2）得到的混合物在空氣氣氛中煅燒，煅燒溫度為950~1050℃，煅燒時間為5~12小時，自然冷卻并研磨即得到一種鉭釩酸釔酸鹽光催化劑。3.根據權利要求2所述的一種鉭釩酸釔酸鹽光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（2）所述的煅燒溫度為300~400℃，煅燒時間為3~5小時；步驟（3）所述的煅燒溫度為900~1030℃，煅燒時間為4~8小時。4.根據權利要求2所述的一種鉭釩酸釔酸鹽光催化劑的制備方法，其特征在于：所述的含鉭元素的化合物為五氧化二鉭Ta2O5；所述的含釩元素的化合物為偏釩酸銨NH4VO3和五氧化二釩V2O5中的一種；所述的含釔元素的化合物為三氧化二釔Y2O3和硝酸釔Y(NO3)3中的一種。5.一種如權利要求1所述的鉭釩酸釔酸鹽光催化劑的制備方法，采用溶膠凝膠法，其特征在于包括以下步驟：（1）按化學通式YVTa2O9中各元素的化學計量比，首先稱量含鉭離子Ta5+的化合物，溶解在一定量的氫氟酸HF中，然后用氨水調節溶液pH得到白色沉淀，洗滌，抽濾，烘干，將所得的沉淀加入到適量的檸檬酸溶液中攪拌至澄清，得到溶液A；然后再稱取含有釩離子V5+和釔離子Y3+的化合物，一起溶解在一定的去離子水中，置于50℃水浴鍋...
【專利技術屬性】
技術研發人員：金浴雅，馬忠，蘇曉磊，朱黃陽，
申請(專利權)人：蘇州德捷膜材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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