CN110479341A - 一种氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明属于半导体光催化技术领域，具体涉及一种氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳(BiVO4/g‑C3N4)复合光催化剂及其制备方法。本发明提供了一种氢化改性BiVO4/g‑C3N4复合光催化剂及其制备方法，其特征在于：经过高温高压氢化处理后，g‑C3N4和BiVO4二者结合形成的BiVO4/g‑C3N4复合光催化剂表面诱导产生了大量的缺陷态结构，实现了对BiVO4/g‑C3N4复合光催化剂表面结构的改性，在很大程度上解决了BiVO4光催化剂光生载流子复合率较高的问题，提高了BiVO4光催化剂的光谱吸收性能，大大改善了BiVO4光催化剂的光催化活性。本发明提供的氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂及其制备方法，为设计开发新型高效的可见光催化剂提供了新思路和新途径。
Description
技术领域
本发明属于半导体光催化技术领域，具体涉及一种氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂及其制备方法。
背景技术
近些年，半导体光催化技术在环境治理领域一直是研究热点，利用太阳能实现光催化分解有机污染物是解决目前环境污染问题的一种十分有效的手段。普遍认为光催化降解过程主要涉及到以下几个关键步骤：光催化剂光谱吸收、光生载流子分离与传输、光催化界面反应等。显然，光催化效率很大程度上取决于光催化剂的种类、光生载流子分离效率和表面反应活性。钒酸铋（BiVO4，下文记作BVO）是一种廉价的半导体材料，自然界的钒酸铋一共有三种晶型：单斜白钨矿晶型、四方白钨矿晶型与四方锆石矿晶型，其中单斜白钨矿钒酸铋禁带宽度仅2.4 eV，能对可见光产生响应，其自身的物理化学性质稳定，不溶于水且对人体无毒无害，已经发现并被证实是一种稳定的可见光催化剂，在光催化废水处理领域极具潜力。然而，BVO本身吸附性较差，光生载流子的迁移路径长，量子效率比较低，实际光催化活性低于理论。因此，需要对BVO进行改性来提高其光催化性能。
研究表明，将两种具有不同能带结构的半导体材料结合在一起，二者之间能够形成异质结结构，这种具有异质结结构的复合半导体材料通常能够有效促进光生载流子的分离并降低光生载流子的复合，从而能够在较大程度上改善半导体的光催化活性。因此，半导体复合是一种提升BVO光催化活性的有效手段。目前，已经报道的与BVO进行复合的半导体材料包括类石墨相氮化碳（g-C3N4）、TiO2、WO3、CdS等，这些半导体复合材料均能在一定程度上提高BVO的光催化活性。比如，Li等人（Small, 2014, 10(14), 2783）使用模板法制备了g-C3N4/BVO，两种半导体构成Z型异质结，在 60 min可见光照射下降解亚甲基蓝，降解率达到95 %，超过纯BVO的50%。尽管半导体复合能够在一定程度上改善BVO的光催化活性，但是离实际应用还是有较大差距，需要进一步改性。
氢化处理是近年来出现的一种新型半导体改性手段，该手段通过在高温高压的氢气氛围下对半导体材料进行处理，使其表面产生氧空位等缺陷态结构，这些表面态缺陷结构的存在能够有效地提高光生载流子的分离效率并因此大大改善其光催化活性。比如，国内外不少课题组采用氢化处理的方式在多种氧化物光催化剂（包括：TiO2、ZnO、SrTiO3、BiFeO3等）表面上成功引入了氧空位缺陷，这些表面氧空位缺陷能够在一定程度上提高氧化物光催化剂的光谱吸收性能，同时也能够有效地促进光生载流子的分离，从而大大改善了氧化剂光催化剂的光催化活性。然而，氢化处理方法在半导体复合光催化剂改性方面的应用尚少。因此，通过氢化处理手段进一步改性BVO半导体复合材料，将有望进一步提高BVO的光催化活性。
本发明提出了一种改善BVO光催化活性的方法，就是首先通过半导体复合方式构建BVO/g-C3N4复合光催化剂，然后再利用高温高压氢化处理方式在BVO/g-C3N4复合光催化剂表面引入缺陷态结构，从而期望通过半导体复合/高温高压氢化处理方式二者协同在较大程度上提高BVO的光催化活性。
发明内容
本发明的目的是通过高温高压氢化处理方式对钒酸铋/类石墨相氮化碳（BVO/g-C3N4）复合光催化剂进行改性修饰，制备获得一种高效的氢化改性BVO/g-C3N4复合光催化剂。本发明首先将g-C3N4和BVO二者结合构建获得BVO/g-C3N4复合光催化剂，之后再对BVO/g-C3N4复合光催化剂进行高温高压氢化处理，在其表面诱导产生了大量的缺陷态结构，实现了对BVO/g-C3N4复合光催化剂表面结构的改性，在较大程度上解决了BVO光催化剂光生载流子复合率较高的问题，同时也提高了BVO光催化剂的光谱吸收性能，从而提高了BVO光催化剂的光催化活性。
本发明提供了一种氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂及其制备方法，其特征在于是通过以下技术方案实现的：
（1）首先通过水热法制备获得钒酸铋光催化剂粉末，具体过程为：按化学计量摩尔比为1:1称量一定量（0.01 mol ~ 0.04 mol）的Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3分别溶解到10 mLHNO3溶液（4 mol/L）与10 mL NaOH溶液（2 mol/L）中，再分别加入0.50 g十二烷基苯磺酸钠搅拌溶解后，将这两种溶液混合并使用0.1 mol/L稀氨水在磁力搅拌条件下调节pH=7，形成前驱体溶液；之后，将前驱体溶液转移至水热反应釜中，在200度下反应1 ~ 12小时；待自然冷却后取出反应釜中的溶液并离心收集沉淀物，用去离子水与乙醇清洗沉淀物，最后将沉淀物转移至烘箱100 ℃烘干获得单斜白钨矿BVO粉末。
（2）在获得上述钒酸铋光催化剂粉末的前提下，通过一步煅烧法直接制备出BVO/g-C3N4复合光催化剂，具体操作流程如下：称量一定质量的尿素（0.5 ~2.0 g）添加到10 mL去离子水中，在油浴设备中搅拌至完全溶解后，向其中加入跟尿素等质量的步骤（1）制备的BVO粉末，在一定温度下（60~80 ℃）搅拌至完全蒸干去离子水，将固体物转移至马弗炉中以10 ℃/min升温，550 ℃煅烧一段时间（60 ~ 120 min）即可获得BVO/g-C3N4复合光催化剂。
（3）在获得上述BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末的前提下，进一步通过高温高压氢化处理手段对BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末进行改性，制备获得氢化改性BVO/g-C3N4复合光催化剂，该氢化处理过程具体为：称取一定质量（0.2 g~1.0 g）的BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末，放入氢化反应装置中，装置密封后抽真空抽至10 Pa以下，然后以一定的升温速率（5~10 oC/min）加热装置到设定温度（200 ~ 400度），在保持设定温度不变的条件下开始向装置内充入高纯氢气（纯度大于99.999%），直至达到设定氢压（2.0 ~ 4.0 MPa）；之后在设定温度和设定氢压条件下进行氢化反应一段时间（2 ~ 24 小时）；反应结束后，待装置自然冷却到室温后，释放内部氢压，将样品取出即可制备获得氢化改性BVO/g-C3N4复合光催化剂样品。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明通过g-C3N4半导体复合与高温高压氢化处理二者相结合的方式对钒酸铋BVO光催化剂粉末进行改性修饰，制备获得氢化改性BVO/g-C3N4复合光催化剂，具有改性效果明显、成本低廉等优点。相比于单纯的半导体复合改性手段，将高温高压氢化处理和半导体复合二者相结合的改性手段能够更大程度上改善BVO光催化剂的光催化活性，这是由于一方面BVO/g-C3N4复合光催化剂形成的异质结结构能够有效促进光生载流子的分离并降低光生载流子的复合，而另一方面高温高压氢化处理过程会在BVO/g-C3N4复合光催化剂表面产生大量的表面缺陷态结构，这些表面缺陷能够形成光生载流子捕获“陷阱”，进一步促进了光生电荷的分离并降低光生电子-空穴对的复合，从而大大地提升了BVO的光催化性能。
附图说明
图1是实施例1所制备的BVO、H-BVO、BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4的XRD谱图；
图2是实施例1所制备的（a）BVO、（b）H-BVO、（c）BVO/g-C3N4与（d）H-BVO/g-C3N4的扫描电镜（SEM）图；
图3是实施例1所制备的（a，b）BVO、（c，d）H-BVO、（e，f）BVO/g-C3N4与（g，h）H-BVO/g-C3N4的TEM图；
图4是实施例1所制备的BVO、H-BVO、BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4的固体漫反射光谱（DRS）谱图；
图5是实施例1所制备的BVO、H-BVO、BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4光催化剂在可见光（λ≥ 420 nm）照射下的光催化降解亚甲基蓝（MB）性能：（a）降解MB的效率图（插图为30 min降解率汇总表）；（b）降解MB的一阶动力学拟合图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1：
（1）首先通过水热法制备获得钒酸铋光催化剂粉末，具体过程为：将0.01 mol的Bi(NO3)3·5H2O溶解于10毫升4 mol/L的硝酸中，将0.01 mol的NH4VO3溶解于10毫升2 mol/L的氢氧化钠溶液中，之后分别加入0.5 g十二烷基苯磺酸钠，搅拌30 min后混合上述两种溶液，使用氨水调节pH至7，再剧烈搅拌30 min，转移至反应釜中置入马弗炉，以200 ℃水热处理75 min，自然冷却后取出悬浊液离心（9000 r/min，10 min）收集沉淀，使用去离子水与乙醇清洗沉淀物，最后将沉淀转移至烘箱100 ℃烘干获得BiVO4，标记为BVO。
（2）在获得上述钒酸铋光催化剂粉末的前提下，采用一步煅烧的方法直接制备出BVO/g-C3N4，具体操作流程如下：称量1.0 g尿素加入到10 mL去离子水中，搅拌至完全溶解，转移至油浴设备中继续搅拌，再向其中缓慢加入步骤（1）制备好的1.0 g单斜白钨矿BVO粉末，60 ℃油浴搅拌至蒸干溶剂，收集样品转移至坩埚中，在马弗炉中以10 ℃/min升温速率升温至550 ℃并煅烧60 min，待自然冷却后收集样品，得到钒酸铋/类石墨相氮化碳BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末，标记为BVO/g-C3N4。
（3）在获得上述BVO、BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末的前提下，进一步通过高温高压氢化处理手段对制得的BVO、BVO/g-C3N4复合光催化剂进行改性，该氢化处理过程具体为：称取1克BVO或BVO/g-C3N4光催化剂粉末，放入氢化反应装置中，装置密封后抽真空抽至10 Pa以下，然后以每分钟10度的升温速率加热装置到200度，在200度条件下开始向装置内充入高纯氢气（纯度大于99.999%），直至达到2.0 MPa氢压；之后在保持200度和2.0 MPa高温高压条件下进行氢化反应4小时；反应结束后，待装置自然冷却到室温后，释放内部氢压，将样品取出即可制备获得氢化改性BVO或氢化改性BVO/g-C3N4复合光催化剂，标记为H-BVO或H-BVO/g-C3N4。
实施例2：
（1）钒酸铋光催化剂粉末的制备过程同实施例1；
（2）在获得上述钒酸铋光催化剂粉末的前提下，采用一步煅烧的方法直接制备出BVO/g-C3N4，具体操作流程如下：称量1.5 g尿素加入到10 mL去离子水中，搅拌至完全溶解，转移至油浴设备中继续搅拌，再向其中缓慢加入步骤（1）制备好的1.5 g单斜白钨矿BVO粉末，60 ℃油浴搅拌至蒸干溶剂，收集样品转移至坩埚中，在马弗炉中以10 ℃/min升温速率升温至550 ℃并煅烧120 min，待自然冷却后收集样品，得到钒酸铋/类石墨相氮化碳BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末。
（3）在获得上述BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末的前提下，进一步通过高温高压氢化处理手段对制得的BVO/g-C3N4复合光催化剂进行改性，该氢化处理过程具体为：称取0.5克BVO/g-C3N4光催化剂粉末，放入氢化反应装置中，装置密封后抽真空抽至10 Pa以下，然后以每分钟10度的升温速率加热装置到300度，在300度条件下开始向装置内充入高纯氢气（纯度大于99.999%），直至达到3.0 MPa氢压；之后在保持300度和3.0 MPa高温高压条件下进行氢化反应12小时；反应结束后，待装置自然冷却到室温后，释放内部氢压，将样品取出即可制备获得氢化改性BVO/g-C3N4复合光催化剂。
实施例3：
（1）首先通过水热法制备获得钒酸铋光催化剂粉末，具体过程为：将0.02 mol的Bi(NO3)3·5H2O溶解于10毫升4 mol/L的硝酸中，将0.02 mol的NH4VO3溶解于10毫升2 mol/L的氢氧化钠溶液中，之后分别加入0.5 g十二烷基苯磺酸钠，搅拌30 min后混合上述两种溶液，使用氨水调节pH至7，再剧烈搅拌30 min，转移至反应釜中置入马弗炉，以200 ℃水热反应5 h，自然冷却后取出悬浊液离心（9000 r/min，10 min）收集沉淀，使用去离子水与乙醇清洗沉淀物，最后将沉淀转移至烘箱100 ℃烘干获得BiVO4粉末；
（2）在获得上述钒酸铋光催化剂粉末的前提下，采用一步煅烧的方法直接制备出BVO/g-C3N4，具体操作流程如下：称量1.5 g尿素加入到10 mL去离子水中，搅拌至完全溶解，转移至油浴设备中继续搅拌，再向其中缓慢加入步骤（1）制备好的1.5 g单斜白钨矿BVO粉末，60 ℃油浴搅拌至蒸干溶剂，收集样品转移至坩埚中，在马弗炉中以10 ℃/min升温速率升温至550 ℃并煅烧120 min，待自然冷却后收集样品，得到钒酸铋/类石墨相氮化碳BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末。
（3）在获得上述BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末的前提下，进一步通过高温高压氢化处理手段对制得的BVO/g-C3N4复合光催化剂进行改性，该氢化处理过程具体为：称取1.0克BVO/g-C3N4光催化剂粉末，放入氢化反应装置中，装置密封后抽真空抽至10 Pa以下，然后以每分钟5度的升温速率加热装置到400度，在400度条件下开始向装置内充入高纯氢气（纯度大于99.999%），直至达到2.0 MPa氢压；之后在保持400度和2.0 MPa高温高压条件下进行氢化反应8小时；反应结束后，待装置自然冷却到室温后，释放内部氢压，将样品取出即可制备获得氢化改性BVO/g-C3N4复合光催化剂。
实施例4：
（1）首先通过水热法制备获得钒酸铋光催化剂粉末，具体过程为：将0.01 mol的Bi(NO3)3·5H2O溶解于10毫升4 mol/L的硝酸中，将0.01 mol的NH4VO3溶解于10毫升2 mol/L的氢氧化钠溶液中，之后分别加入0.5 g十二烷基苯磺酸钠，搅拌30 min后混合上述两种溶液，使用氨水调节pH至7，再剧烈搅拌30 min，转移至反应釜中置入马弗炉，以200 ℃水热反应12 h，自然冷却后取出悬浊液离心（9000 r/min，10 min）收集沉淀，使用去离子水与乙醇清洗沉淀物，最后将沉淀转移至烘箱100 ℃烘干获得BiVO4粉末；
（2）在获得上述钒酸铋光催化剂粉末的前提下，采用一步煅烧的方法直接制备出BVO/g-C3N4，具体操作流程如下：称量0.5 g尿素加入到10 mL去离子水中，搅拌至完全溶解，转移至油浴设备中继续搅拌，再向其中缓慢加入步骤（1）制备好的0.5 g单斜白钨矿BVO粉末，60 ℃油浴搅拌至蒸干溶剂，收集样品转移至坩埚中，在马弗炉中以10 ℃/min升温速率升温至550 ℃并煅烧60 min，待自然冷却后收集样品，得到钒酸铋/类石墨相氮化碳BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末。
（3）在获得上述BVO/g-C3N4复合光催化剂粉末的前提下，进一步通过高温高压氢化处理手段对制得的BVO/g-C3N4复合光催化剂进行改性，该氢化处理过程具体为：称取0.5克BVO/g-C3N4光催化剂粉末，放入氢化反应装置中，装置密封后抽真空抽至10 Pa以下，然后以每分钟5度的升温速率加热装置到300度，在300度条件下开始向装置内充入高纯氢气（纯度大于99.999%），直至达到3.0 MPa氢压；之后在保持300度和3.0 MPa高温高压条件下进行氢化反应12小时；反应结束后，待装置自然冷却到室温后，释放内部氢压，将样品取出即可制备获得氢化改性BVO/g-C3N4复合光催化剂。
本发明所制备的BVO、H-BVO、BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4光催化剂的光催化性能是通过降解亚甲基蓝(MB)评估样品光催化活性。具体操作如下：称量0.25g样品置于盛有100毫升浓度为10mg/L的MB溶液的烧杯中，在暗态下磁力搅拌30min，取第一个样(标 记为0)，之后开始在氙灯(300W，使用滤波片滤掉紫外光)光照下进行光催化降解，每间 隔5min取一个样，最后通过离心获得上清液，使用紫外可见分光光度计进行吸光度测试。 根据下面的光催化降解效率计算公式即可获得降解效率：
式中C0与A0分别是光催化降解染料溶液的初始浓度与初始吸光度，C与A则分别是光催化 降解一段时间后的染料浓度与吸光度。
图1为实施例1所制备的BVO、H-BVO、BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4的XRD谱图。从图中可以看出，各样品的主要衍射峰基本一致，且各个衍射峰与单斜白钨矿钒酸铋标准卡片（JCPDS no.14-0688）完全对应，说明样品主要成分均为单斜白钨矿BVO，氢化改性没有改变样品的晶相结构。再者，BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4中无明显g-C3N4的衍射峰，有两种可能原因，一是通过在空气中煅烧尿素获得g-C3N4的产率极低（＜1%），而实验中BVO与尿素质量比为1:1，最终g-C3N4的量理论上小于1 wt%；二是g-C3N4为聚合物半导体，衍射峰较弱，因此没有明显的衍射峰。
图2是实施例1所制备的（a）BVO、（b）H-BVO、（c）BVO/g-C3N4与（d）H-BVO/g-C3N4的扫描电镜（SEM）图。由图可以看出，BVO样品呈颗粒状，尺寸在100-500 nm之间，分散性良好，仅存在少量团聚；而HBVO样品形貌与BVO大致相同，没有明显变化。从BVO/g-C3N4与（d）H-BVO/g-C3N4扫描电镜图中可以看到片状物质，该物质与BVO形貌差距极大，而与文献报道的g-C3N4纳米片形貌基本一致，故认为其为g-C3N4。显然，BVO与g-C3N4是通过点-面接触的方式复合，且部分BVO分散在g-C3N4周围而与其不接触，原因是g-C3N4质量比较低。而且颗粒样品氢化前后形貌变化不大，说明氢化不改变样品形貌。
图3是实施例1所制备的（a，b）BVO、（c，d）H-BVO、（e，f）BVO/g-C3N4与（g，h）H-BVO/g-C3N4的透射电镜（TEM）图。由图可以看出，BVO和HBVO样品均为颗粒状，尺寸在100- 500nm之间，与场发射扫描电镜结果一致；而从BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4样品的TEM图中可以看到片状薄层，结合场发射扫描电镜分析，该物质应该是g-C3N4纳米片，对应的高分辨透射电镜（HRTEM）图中颜色较深部分可以观察到较为清晰的晶格条纹，经分析确定为BVO的晶格条纹，而深色部分边缘有片状薄层物质存在，但是并未能观察到其晶格条纹，说明其为非晶体，进一步确定了该物质为g-C3N4。此外，对比氢化前后的样品，可以观察到氢化后的样品表面存在厚度在3-5 nm的无序层，这是由于高温高压氢化处理过程导致产生的无序层，说明成功制备了氢化样品。
图4是实施例1所制备的BVO、H-BVO、BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4的固体漫反射光谱（DRS）谱图。由图中可以清楚看到，BVO的吸收边约在520 nm处，H-BVO的吸收边在550 nm左右，BVO/g-C3N4的吸收边在610 nm左右，而H-BVO/g-C3N4的吸收边则已延伸至645 nm；相对于纯BVO样品，氢化BVO、BVO/g-C3N4和H-BVO/g-C3N4样品在整个可见光区域都表现出显著的光谱吸收性能，而且H-BVO/g-C3N4样品具有最好的可见光吸收性能。DRS测试结果表明，氢化可以通过产生表面缺陷态结构的方式提升钒酸铋的可见光吸收能力，而结合g-C3N4可以通过形成异质结则可进一步提升可见光吸收能力。
图5是实施例1所制备的BVO、H-BVO、BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4光催化剂在可见光（λ ≥ 420 nm）照射下的光催化降解亚甲基蓝（MB）性能：（a）降解MB的效率图（插图为30min降解率汇总表）；（b）降解MB的一阶动力学拟合图。由图可知，BVO、H-BVO、BVO/g-C3N4与H-BVO/g-C3N4在30分钟可见光照射下对应的光催化降解MB效率分别为78%，97%，91%和98%，说明氢化改性后降解MB的效率有较大提升，对比BVO与BVO/g-C3N4、H-BVO与H-BVO/g-C3N4，复合g-C3N4后降解效率也有提升，这与固体漫反射光谱谱图表征结果一致，说明可见光吸收能力的提升是样品降解MB效率提升的原因之一。根据Langmuire-Hinshelwood模型，ln(C0/C)与辐照时间（t）的线性拟合曲线表明样品光催化降解亚甲基蓝的过程为一阶动力学过程，由此可以推算出样品BVO、HBVO、BVO/g-C3N4和H-BVO/g-C3N4的光催化降解速率常数分别为0.051、0.119、0.081及0.126 min-1，证实了H-BVO/g-C3N4具有最好的光催化性能。这是因为，氢化处理和g-C3N4复合过程能够有效地提高BVO样品的光生载流子分离与迁移过程，降低光生载流子界面电荷传输速率并提高样品的载流子密度，从而大大改善了BVO样品的光催化活性。
Claims (5)
1.一种氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂，其特征在于：经过高温高压氢化处理后，BiVO4和g-C3N4二者结合形成的BiVO4/g-C3N4复合光催化剂表面存在大量的缺陷态结构。
2.一种氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）首先通过水热法制备获得钒酸铋光催化剂粉末，具体过程为：按化学计量摩尔比为1:1称量一定量的Bi(NO3)3∙5H2O和NH4VO3分别溶解到10 mL 浓度为4 mol/L的HNO3溶液与10 mL 浓度为2 mol/L的NaOH溶液中，再分别加入0.50 g十二烷基苯磺酸钠搅拌溶解后，将这两种溶液混合并调节pH=7后形成前驱体溶液，将前驱体溶液转移至水热反应釜中在200度下反应一段时间，待自然冷却后取出反应釜中的溶液并离心收集沉淀物，用去离子水与乙醇清洗沉淀物，最后将沉淀物转移至烘箱100 ℃烘干获得BiVO4光催化剂粉末；
（2）称量一定质量的尿素添加到10 mL去离子水中，在油浴设备中搅拌至完全溶解后，向其中加入跟尿素等质量的步骤（1）制备的钒酸铋粉末，在一定温度下搅拌至完全蒸干去离子水，将固体物转移至马弗炉中以10 oC/min升温至550 oC，在550 oC条件下煅烧一段时间即可获得BiVO4/g-C3N4复合光催化剂；
（3）称取一定质量的上述步骤（2）制备的BiVO4/g-C3N4复合光催化剂粉末，放入氢化反应装置中，装置密封后抽真空抽至10 Pa以下，然后以一定的升温速率加热装置到设定温度，在保持设定温度不变的条件下开始向装置内充入纯度大于99.999%的高纯氢气，直至达到设定氢压，之后在设定温度和设定氢压条件下氢化反应一段时间，反应结束后，待装置自然冷却到室温后，释放内部氢压，将样品取出即可制备获得氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂样品。
3.根据权利要求2所述的一种氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中前驱体Bi(NO3)3∙5H2O和NH4VO3加入量均为0.01 ~ 0.04mol，水热反应时间为1 ~ 12小时。
4.根据权利要求2所述的一种氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中尿素和钒酸铋粉末加入质量均为0.5 ~2.0 g，油浴反应温度为60~80 oC，煅烧时间为60 ~ 120 min。
5.根据权利要求2所述的一种氢化改性钒酸铋/类石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中向氢化反应装置中加入的BiVO4/g-C3N4光催化剂粉末为0.2~1.0 g，氢化反应装置升温速率为5~10 oC/min，设定温度为200 ~ 400 度，设定氢压为2.0~ 4.0 MPa，氢化反应时间为2~24小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191122 |
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