CN105435774A - 一种BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，包括纤维材料，其中纤维材料其组成元素包括Bi、V、O三种元素，纤维材料表面具有多孔结构，纤维材料中包括单斜BiVO4晶体。本发明方案提供了一种具有较高规整结晶性的BiVO4纤维材料高效光催化剂，纤维材料具有良好的微孔分布性，同时具有良好的微孔结构精细可控性，并且催化效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种光催化剂，特别是一种BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂。
背景技术
随着经济的不断发展，环境污染的日益加剧已经严重制约了人类经济和社会的可持续发展，如何解决环境污染问题成为了全球共同关注的热点问题之一。作为一个可行和理想的解决环境问题的策略，半导体光催化技术来降解有机物已经吸引了成为了研究热点。光催化技术是利用半导体光催化剂吸收太阳能降解有毒的污染物，具有反应条件温和、无二次污染和成本低廉等优点，成为了解决环境问题的一个重要技术手段。钒酸铋(BiVO4)一维纳米材料因其具有无毒、化学稳点性好、及其特定的几何形态在构筑纳米电子器件领域担当重要的角色。全介孔结构的BiVO4纳米纤维在继承传统一维纳米材料优点的同时，又具备独特的高比表面积和大孔容性质，在催化、能源、传感、医疗等领域，具有更加广泛的应用价值。
光催化技术的核心是光催化剂的研制，其中传统静电纺丝BiVO4纳米纤维是作为光催化剂，因其无毒、便宜和量产大等优点而受到了研究者们的青睐。然而，在实际应用中，有两个问题仍然制约着传统BiVO4纳米纤维光催化剂的广泛应用：1)光催化反应中光生电子-空穴对易复合，光催化效率较低；2)传统的BiVO4纳米纤维光催化剂存在比表面积偏低，导致在液相光催化体系下无法与污染物充分接触，无法保证稳定高效的光催化活性。
自从太阳能清洁能源的使用得到广泛关注以来，可见光催化剂的发展就得到越来越多的重视。因此，寻找一种具有更高光催化活性且能够在日常生活中具有较大使用价值的光催化剂成为当今世界上光催化剂发展的一个重要方向。目前，二氧化钛光催化剂被认为是一种具有良好光催化性能的光催化剂，其在光解有机污染物和太阳能电池领域已经取得良好的应用。然而由于其仅能在紫外光区域下才具有光催化活性，故增加了其应用的局限性。钒酸铋是一种新型的可见光催化剂，其不仅在紫外光区域中拥有良好地光催化活性，而且在可见光下能够发生光催化反应。但其也拥有诸多缺点，因为钒酸铋的导带较低，其不能满足可见光水解反应中H+的还原电位，因为钒酸铋在光催化反应中电子与空穴结合速率快，电子传输速度较慢，从而影响了钒酸铋的光催化活性。
与传统的无介孔静电纺丝BiVO4纳米纤维相比，一维BiVO4全介孔纳米纤维拥有很多优良的特点，例如，全介孔结构的纳米纤维光催化剂具有典型的中孔构造和一维结构，赋予其高比表面和稳定的几何结构，在光催化反应中能够保持高效稳定的光催化活性。在纤维内部，介孔纤维拥有很多的介孔通道，在液相光催化降解体系下，将会有更多的污染物负载在纤维介孔通道上，促使光降解反应及时进行，降低了光催化反应中光生电子-空穴对易复合，这会极大地提高光催化效率。因此，基于以上讨论，如能探索一种有效的方法制备全介孔BiVO4纳米纤维光催化剂，将有望解决目前传统的无介孔静电纺丝BiVO4纳米纤维光催化剂存在的主要问题，有力推动光催化技术在污染物降解领域的应用。
然而，从实际应用和商业化的角度考虑，全介孔结构的BiVO4纳米纤维仍然需要进一步优化调控，以求通过方便快捷的技术获得性能得到强化的BiVO4材料。近期研究报道表明，一维全介孔结构的BiVO4纳米材料具有低密度以及较大的比表面积等新颖特性，因而如果能够有效地在制备全介孔BiVO4纤维的同时，实现对全介孔一维纤维材料制备的调控，将协同提高BiVO4材料的渗透性和吸附性，作为催化剂如光催化剂等领域具有十分诱人的应用前景。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，提供了一种具有较高规整结晶性的BiVO4纤维材料，具有良好的微孔分布性，同时具有良好的微孔结构精细可控性。并且其加工方法具有安全性好，成本可控性好，对产品的加工可控性好，对微孔的分布和尺寸调节能够实现精细调控，得到的催化剂具有高效的光催化活性。
本发明公开的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，包括纤维材料，纤维材料其组成元素包括Bi、V、O三种元素，维材料表面具有多孔结构，纤维材料中包括单斜BiVO4晶体。
本发明公开的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂的一种改进，纤维材料为单斜BiVO4材料。
本发明公开的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂的一种改进，纤维材料具有所以孔均为的介孔多孔结构。
本发明公开的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂的一种改进，纤维材料的制备方法，包括如下步骤，1)、前躯体纺丝液制备；2)、前躯体纤维制备；3)、热解制备全介孔纤维材料；
其中，步骤3)热解制备全介孔纤维材料为将步骤2)制得的前躯体纤维在空气环境下煅烧。本方案为了提高BiVO4材料的结晶度，从而选用在空气气氛下进行煅烧处理。
本发明公开的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂的一种改进，步骤1)中前躯体纺丝液制备为将原料(以占混合溶剂总量的质量百分比计量)8-12％聚乙烯吡咯烷酮、15-18％五水合硝酸铋、8-10％乙酰丙酮氧钒和偶氮二甲酸二异丙酯溶于N-N二甲基甲酰胺、无水乙醇和冰醋酸混合溶剂中形成混合溶液，其中偶氮二甲酸二异丙酯在混合溶液中含量为0-20wt％。本方案中PVP调控纺丝液的粘度且将在煅烧处理的过程中分解完全挥发；Bi(NO3)3·5H2O提供Bi源；VO(acac)2提供V源；DIPA为发泡剂，在煅烧处理的过程中释放出大量的气体实现对纤维基体造孔的目的；DMF作用为乙酰丙酮氧钒的溶剂；乙醇作用为五水合硝酸铋的溶剂；冰醋酸共同作为溶剂的同时，也为静电纺丝溶液提供了醋酸根离子以提高可纺性能，从而在纺丝的过程中，由于静电力的作用发泡剂(DIPA)均匀地分布于前驱体内部，经煅烧处理后分解挥发供全介孔结构的形成；随着发泡剂含量的不同，最终形成不同内部结构的BiVO4全介孔纳米纤维材料。发泡剂添加过少，纤维虽然具有介孔结构，但是形貌和结构不是太好，且不易获得全介孔纤维，而发泡剂添加过大，则易导致纤维破裂，难以保持较好的纤维结构。
本发明公开的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂的一种改进，步骤1)中前躯体纺丝液制备为将原料聚乙烯吡咯烷酮、五水合硝酸铋、乙酰丙酮氧钒、偶氮二甲酸二异丙酯溶于无水乙醇和冰醋酸混合溶剂中并常温搅拌4-8小时后，再加入偶氮二甲酸二异丙酯混匀。
本发明公开的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂的一种改进，步骤2)中前躯体纤维制备为将前躯体纺丝液经静电纺丝得到纤维再恒温烘干，恒温烘干的温度为70-100℃。静电纺丝时接收阴极为锡箔阴极或者其它材质的导电阴极。静电纺丝时的温度为20-55℃，湿度为15-60％。
本发明公开的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂的一种改进，步骤2)中前躯体纤维制备中静电纺丝时静电场的场强为0.5-1KV/cm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明实现了BiVO4全介孔纳米纤维材料介孔结构的调控；
2.鉴于实验方案中选用发泡剂，容易在静电力的作用被均匀地分布于前驱体内部，因而能够实现结构稳定形貌良好的BiVO4全介孔纳米纤维的有效合成；
3.本发明方案中选用发泡剂，随着发泡剂的含量增加，纺丝液的粘度也会随之降低，进而需要对纺丝温度和湿度进行调控，从而达到精密控制纤维上介孔形态的目的。溶液温度对静电纺丝过程的影响表现在：升高静电纺丝的环境温度会加快射流中分子链的运动，提高了溶液的电导率；其次，升高静电纺丝的环境温度降低了溶液的粘度和表面张力，使得发泡剂添加量在5-10wt％以上在室温下不能静电纺丝的聚合物溶液，在升高环境温度以后能够进行静电纺丝。在静电纺丝过程中，射流的泰勒锥表面形成，并迅速向接收极板运动，溶剂在极短的时间内迅速挥发，射流固化成聚合物纤维。一般静电纺丝环境下，射流周围的介质均为空气，射流中溶剂与周围介质的交换是一个双扩散过程。射流表面的溶剂挥发，其内部溶剂中心向表面扩散，射流表面溶剂的挥发速度和内部扩散速度之间的竞争关系能够影响纤维的形态。因此，环境湿度对静电纺丝的纤维直径以及形貌的有很大的影响。在本发明中，随着发泡剂含量的增加，溶液的粘度不断降低，静电纺丝过程中，如果溶剂不能及时的挥发，那么会导致静电纺丝形貌的改变(如结块，球状等)。所以，随着发泡剂在静电纺丝液中的不断添加，纺丝过程中的环境温度和环境湿度的要求将不断提高。
4.本发明通过调控发泡剂的含量，能够有效实现全介孔纳米纤维的调控；
5.本工艺简单可控，具有很好的重复性，实施方便，安全性好，且操作方便，环境友好性好；
6.本发明方案得到的光催化剂具有良好的稳定性和催化性能，催化效率高。
附图说明
图1为本发明实施例4所制得的BiVO4全介孔纳米纤维光催化剂低倍扫描电镜(SEM)图；
图2为本发明实施例4所制得的BiVO4全介孔纳米纤维光催化剂高倍扫描电镜(SEM)图；
图3为本发明实施例4所制得的BiVO4全介孔纳米纤维光催化剂透射电镜(TEM)图；
图4为本发明实施例4所制得的BiVO4全介孔纳米纤维光催化剂元素面扫描图；
图5为本发明实施例4所制得的BiVO4全介孔纳米纤维光催化剂高分辨透射电镜(HREM)图；
图6为本发明实施例4所制得的BiVO4全介孔纳米纤维X射线衍射谱图；
图7为本发明实施例4所制得的BiVO4全介孔纳米纤维光催化剂与传统的BiVO4非介孔纳米纤维光催化活性对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.7g(10％)、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.21g(17.3％)和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.662g(9.5％)溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中,在室温下用磁子搅拌混合6个小时得到了深绿色透明溶液。将待纺的溶液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置注射速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，用铝箔包覆的滚筒作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝(纺丝时环境为室温(20-30℃)，湿度：50-60％)，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。所制备的BiVO4纳米纤维材料在不同放大倍数下的典型扫描电镜(SEM)检测表明所制备的材料并不是全介孔的纳米纤维；经X射线衍射谱图(XRD)，表明所制备的纳米纤维是钒酸铋三种晶体结构中典型的单斜晶体结构；经单根纳米纤维的拉曼(Raman)图，进一步证实了所合成的材料是单斜晶体结构。
实施例2
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.7g、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.21g和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.662g溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中，室温下搅拌混合6小时后加入0.5g偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA)并继续搅拌得到浅褐绿色的透明溶液。将待纺的微乳液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置推注速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝(纺丝时环境为30℃，湿度：50-60％)，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得核固态的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。检测表明所制备的材料为介孔纳米纤维；可见在初始原料中发泡剂的量较少(5wt％)时，最后通过煅烧所制备的材料为介孔结构，说明添加少量的发泡剂已经可以获得介孔的纳米纤维。
实施例3
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.7g、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.21g和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.662g溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中，室温下搅拌混合6小时后加入1.06g偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA)并继续搅拌得到浅褐绿色的透明溶液。将待纺的微乳液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置推注速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝(纺丝时环境为40℃，湿度：30-40％)，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得核固态的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。所制备的BiVO4纳米纤维材料在不同放大倍数下的典型扫描电镜(SEM)表明所制备的材料为介孔纳米纤维；经单根纳米纤维的透射电镜(TEM)，则进一步显示了所合成的材料具有典型的全介孔结构。经纤维晶体相应的高分辨透射电镜(HRTEM)，证实了所制备的纤维材料为单斜晶体相。同时检测表明，在初始原料中发泡剂的添加量达到(10wt％)时，最后通过煅烧所制备的材料为介孔结构，说明当发泡剂含量达到10％wt时，可以获得形貌和结构较好的全介孔纳米纤维。
实施例4
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.7g、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.21g和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.662g溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中，室温下搅拌混合6小时后加入1.69g偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA)并继续搅拌得到浅褐绿色的透明溶液。将待纺的微乳液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置推注速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝(纺丝时环境为50℃，湿度：28-32％)，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得核固态的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。所制备的纳米纤维材料在不同放大倍数下的典型扫描电镜(SEM)如图1和图2所示，表明所制备的材料为高纯度全介孔结构的纳米纤维；图3为其单根纳米纤维材料的透射电镜(TEM)图，再次说明了所制备的纳米纤维具有全介孔结构；图4为其对应的元素面扫描图片，表面制备的全介孔纳米纤维由Bi，V和O三种元素组成。图5为其相应的XRD图，图6高分辨透射电镜(HRTEM)图，显示了[112]面的间距的晶格条纹，共同证实了所制备的全介孔纳米纤维为单斜BiVO4材料。可见，在初始原料中发泡剂的量进一步增加至15wt％时，最后通过煅烧所制备的材料为介孔结构说明添加15％wt的发泡剂仍然可以获得全介孔的纳米纤维，并且孔含量和大小都有所增加。
将制备的BiVO4全介孔纳米纤维光催化剂称取0.04g加入到100ml初始浓度为10mg/L的RhB的水溶液中。采用300W氙灯模拟太阳光光源，在进行光照前，在黑暗中搅拌60min是为了有机染料与光催化剂表面均匀扩散，从而最终达到吸附-脱附平衡。在反应过程中，溶液不断被搅拌，反应容器与空气相通，并且在反应中间间隔固定时间(20min)取样，经离心分离后，取5ml澄清溶液与紫外-可见分光光度计上测试RhB溶液在最大吸收波长的吸光度，并计算RhB溶液浓度随着光照时间的变化情况。图7为其计算的降解速率和传统的非介孔BiVO4纳米纤维光催化剂光催化活性对比图，说明制备的BiVO4全介孔纳米纤维光催化剂具有更为高效的光降解效率，相比传统的非介孔BiVO4纳米纤维，其降解效率可提高3倍以上。
实施例5
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.7g、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.21g和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.662g溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中，室温下搅拌混合6小时后加入2.39g偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA)并继续搅拌得到浅褐绿色的透明溶液。将待纺的微乳液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置推注速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝(纺丝时55℃，湿度：15-20％)，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得核固态的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。所制备的BiVO4纳米纤维材料在不同放大倍数下的典型扫描电镜(SEM)检测表明所制备的材料为介孔纳米纤维；同时检测表明，在初始原料中发泡剂的量较多(20wt％)时，最后通过煅烧所制备的材料为介孔结构，但由于发泡剂含量过多，在高温煅烧处理的时候，发泡剂分解为气体，导致部分纤维破裂，同时出现了部分带状的纳米纤维，说明添加少过量地添加发泡剂可以获得介孔的纳米纤维，但部分纤维已不能保持较好的纤维结构。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近，故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1至5作为代表说明本发明申请优异之处。
实施例6
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.56g(8％)、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.049g(15％)和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.676g(9.7％)溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中，室温下搅拌混合6小时后加入0.31g(3.2wt％)偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA)并继续搅拌得到浅褐绿色的透明溶液。将待纺的微乳液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置推注速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得核固态的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。
实施例7
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.84g(12％)、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.12g(16％)和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.697g(10％)溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中，室温下搅拌混合6小时后加入0.71g(6.85wt％)偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA)并继续搅拌得到浅褐绿色的透明溶液。将待纺的微乳液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置推注速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得核固态的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。
实施例8
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.77g(11％)、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.19g(17％)和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.627g(9％)溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中，室温下搅拌混合6小时后加入1.12g(10.46wt％)偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA)并继续搅拌得到浅褐绿色的透明溶液。将待纺的微乳液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置推注速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得核固态的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。
实施例9
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.63g(9％)、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.26g(18％)和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.592g(8.5％)溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中，室温下搅拌混合6小时后加入1.63g(14.67wt％)偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA)并继续搅拌得到浅褐绿色的透明溶液。将待纺的微乳液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置推注速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得核固态的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。
实施例10
称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.595g(8.5％)、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)1.14g(16.3％)和乙酰丙酮氧钒(VO(acac)2)0.557g(8％)溶解于2.5g无水乙醇、N-N二甲基甲酰胺(DMF)2.5g和2g冰醋酸的混合液中，室温下搅拌混合6小时后加入1.81g(16.30wt％)偶氮二甲酸二异丙酯(发泡剂，DIPA)并继续搅拌得到浅褐绿色的透明溶液。将待纺的微乳液静置后量取6ml注入塑料针管内，并置于微量注射泵上，设置推注速度为0.2mm/min。金属针头作电纺丝阳极，铁丝网作接收材料的阴极，阳极与阴极之间的距离为20cm，在12kV高压下进行静电纺丝，制备有机前驱体纤维材料。然后将有机前驱体纤维材料置于80℃恒温烘干箱内，获得核固态的有机前驱体纤维。最后将固体有机前驱体置于石英舟中，在空气气氛下于500℃保温1小时进行煅烧处理，然后随炉冷却。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近，故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例6作为代表说明本发明申请优异之处。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，包括纤维材料，其特征在于：所述纤维材料其组成元素包括Bi、V、O三种元素，所述纤维材料表面具有多孔结构，所述纤维材料中包括单斜BiVO4晶体。
2.根据权利要求1所述的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，其特征在于：所述纤维材料为单斜BiVO4材料。
3.根据权利要求1或2所述的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，其特征在于：所述纤维材料具有所以孔均为的介孔多孔结构。
4.根据权利要求3所述的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，其特征在于：所述纤维材料制备方法包括如下步骤，1)、前躯体纺丝液制备；2)、前躯体纤维制备；3)、热解制备全介孔纤维材料；
其中，步骤3)热解制备全介孔纤维材料为将步骤2)制得的前躯体纤维在空气环境下煅烧。
5.根据权利要求4所述的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，其特征在于：所述步骤1)中前躯体纺丝液制备为将原料(以占混合溶剂总量的质量百分比计量)8-12％聚乙烯吡咯烷酮、15-18％五水合硝酸铋、8-10％乙酰丙酮氧钒和偶氮二甲酸二异丙酯溶于N-N二甲基甲酰胺、无水乙醇和冰醋酸混合溶剂中形成混合溶液，其中偶氮二甲酸二异丙酯在混合溶液中含量为0-20wt％。
6.根据权利要求5所述的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，其特征在于：所述所述步骤1)中前躯体纺丝液制备为将原料聚乙烯吡咯烷酮、五水合硝酸铋、乙酰丙酮氧钒、偶氮二甲酸二异丙酯溶于无水乙醇和冰醋酸混合溶剂中并常温搅拌4-8小时后，再加入偶氮二甲酸二异丙酯混匀。
7.根据权利要求4所述的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，其特征在于：所述步骤2)中前躯体纤维制备为将前躯体纺丝液经静电纺丝得到纤维再恒温烘干，恒温烘干的温度为70-100℃。
8.根据权利要求7所述的BiVO4全介孔纤维材料高效光催化剂，其特征在于：所述步骤2)中前躯体纤维制备中静电纺丝时静电场的场强为0.5-1KV/cm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 315000 Zhejiang province Ningbo City cypress Road No. 89 Applicant after: Ningbo University of Technology Address before: 315000 Fenghua Road, Zhenhai District, Zhejiang, Ningbo 201, China Applicant before: Ningbo University of Technology |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160330 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |