一種SbPO₄微球的制備方法及其用圖
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SbPO4微球制備方法及其用途，包括如下步驟：在磁力攪拌下，將離子液體（[BMIM]P）溶于15mL去離子水中，攪拌10min，使其完全溶解。在磁力攪拌下，將0.002mol SbCl3溶于上述制得的溶液中，攪拌30min，得到前驅(qū)體。將前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中恒溫反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70℃下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。本發(fā)明所制備的SbPO4微球形貌分布均勻，具有較好的紫外光催化活性，制備原料綠色無污染、制備工藝簡單、反應(yīng)時間短、反應(yīng)條件溫和，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種SbPCU微球的制備方法及其用途
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種SbPO4微球的制備方法與應(yīng)用，屬于無機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來，環(huán)境污染和能源的可持續(xù)發(fā)展問題已成為人類面臨的最大挑戰(zhàn)，綠色化學(xué)也漸漸被國內(nèi)外科學(xué)家所重視。近年來，利用光催化將有機(jī)污染物降解為無機(jī)物的綠色化學(xué)技術(shù)吸引了越來越多的關(guān)注。以T12為代表的光催化材料具有高感光度、高光化學(xué)穩(wěn)定性、低成本和無毒等優(yōu)點，已成為研究熱點。但是，由于T12的光生電子-空穴復(fù)合率高、禁帶寬度寬(3.0?3.2ev)，大大限制了它在光催化降解有機(jī)污染物領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，尋求高效、新型的光催化劑引起了廣大研究者的關(guān)注。在研究光催化的過程中，隨著對BiV04、Ti3(P04)4、BiP04、Cu2(0H)P04、Ag3P04等光催化劑的深入研究，SbPO4的潛力也漸漸被發(fā)現(xiàn)。這種非金屬含氧酸鹽結(jié)晶性良好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、光生電子-空穴復(fù)合率低，具有潛在的實際應(yīng)用前景，而離子液體作為一種新興的綠色溶劑，由于其高電導(dǎo)率、低蒸汽壓、良好的熱穩(wěn)定性和溶解能力受到了越來越廣泛的關(guān)注。采用離子液體輔助水熱法合成SbPO4微球，目前為止國內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)這方面的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一是提供一種SbPO4微球，微球直徑為45?55μπι。
[0004]本發(fā)明的目的之二是提供一種離子液體輔助水熱法合成上述SbPO4微球的制備方法。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
一種SbPO4微球的制備方法，采用離子液體輔助水熱法合成，包括以下步驟:
(1)在磁力攪拌下，將離子液體([ΒΜΙΜ]Ρ)溶于15mL去離子水中，攪拌lOmin，使其完全溶解；
(2)在磁力攪拌下，將0.002molSbCl3溶于步驟I制得的溶液中，攪拌 30min，得到前驅(qū)體；
(3)將上述前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中恒溫反應(yīng)；
(4)反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70°C下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:
步驟I中，SbCl3與離子液體([BMnCP)的摩爾份數(shù)比為1: (0.5?1.5)，具體可為I:0.5,1:1或1:1.5。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:
步驟3中，反應(yīng)溫度為140~180°(:，具體可為140°(:、160°(:、180°(:;反應(yīng)時間為12~4811，具體可為 12h、24h、48h。
[0008]本發(fā)明還提供了上述方法制備的SbPO4微球及其作為光催化劑的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:
本發(fā)明方法制備的一種SbPO4微球形貌分布均勻，具有較好的紫外光催化活性，制備原料綠色無污染、制備方法簡單、反應(yīng)時間短、反應(yīng)條件溫和，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0010]圖1為實施例1制備的SbP04微球的SEM圖。
[0011 ]圖2為實施例2制備的SbPO4微球的SEM圖。
[0012]圖3為實施例3制備的SbPO4微球的SEM圖。
[0013]圖4 為實施例 2(a)、4(b)、5(c)、6(d)、7(e)制備的 SbPO4 微球的 XRD 圖。
[0014]圖5為紫外光照條件下，實施例8制備的SbPO4微球催化降解亞甲基藍(lán)(MB)的曲線。
【具體實施方式】
[0015]以下通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，材料均為分析純。
[0016]實施例1
一種SbPO4微球的制備方法，采用離子液體輔助水熱法合成，包括以下步驟:
(1)在磁力攪拌下，將0.0Olmol離子液體([BMnCP)溶于15mL去離子水中，攪拌1min，使其完全溶解；
(2)在磁力攪拌下，將0.002molSbCl3溶于步驟I制得的溶液中，攪拌30min，得到前驅(qū)體；
(3)將上述前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中，反應(yīng)溫度為160 °C，反應(yīng)時間為24h;
(4)反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70°C下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。
[0017]由圖1所得SbPO4微球的SEM圖，可以看出，該條件下制備出的SbPO4微球的直徑約為45μπι0
[0018]實施例2
一種SbPO4微球的制備方法，采用離子液體輔助水熱法合成，包括以下步驟:
(1)在磁力攪拌下，將0.002mol離子液體([BMnCP)溶于15mL去離子水中，攪拌lOmin，使其完全溶解；
(2)在磁力攪拌下，將0.002molSbCl3溶于步驟I制得的溶液中，攪拌30min，得到前驅(qū)體；
(3)將上述前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中，反應(yīng)溫度為160 °C，反應(yīng)時間為24h;
(4)反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70°C下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。
[0019]由圖2所得SbPO4微球的SEM圖，可以看出，該條件下制備出的SbPO4微球的直徑約為48μπι0
[0020]由圖4(a)所得SbPO4微球的XRD圖，可以看出，圖中出現(xiàn)了很明顯的SbPO4晶型特征峰(與標(biāo)準(zhǔn)的SbPO4粉末XRD譜圖對比)，這表明該條件下制備出的SbPO4相對純度較高。
[0021]實施例3
一種SbPO4微球的制備方法，采用離子液體輔助水熱法合成，包括以下步驟:
(1)在磁力攪拌下，將0.003mol離子液體([BMnCP)溶于15mL去離子水中，攪拌lOmin，使其完全溶解；
(2)在磁力攪拌下，將0.002molSbCl3溶于步驟I制得的溶液中，攪拌30min，得到前驅(qū)體；
(3)將上述前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中，反應(yīng)溫度為160 °C，反應(yīng)時間為24h;
(4)反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70°C下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。
[0022]由圖3所得SbPO4微球的SEM圖，可以看出，該條件下制備出的SbPO4微球的直徑約為53μπι，表面粗糙度變小。
[0023]實施例4
一種SbPO4微球的制備方法，采用離子液體輔助水熱法合成，包括以下步驟:
(1)在磁力攪拌下，將0.002mol離子液體([BMnCP)溶于15mL去離子水中，攪拌lOmin，使其完全溶解；
(2)在磁力攪拌下，將0.002molSbCl3溶于步驟I制得的溶液中，攪拌30min，得到前驅(qū)體；
(3)將上述前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中，反應(yīng)溫度為140 °C，反應(yīng)時間為24h;
(4)反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70°C下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。
[0024]由圖4(b)所得SbPO4微球的XRD圖，可以看出，圖中出現(xiàn)了很明顯的SbPO4晶型特征峰(與標(biāo)準(zhǔn)的SbPO4粉末XRD譜圖對比)，這表明該條件下制備出的SbPO4相對純度較高。
[0025]實施例5
一種SbPO4微球的制備方法，采用離子液體輔助水熱法合成，包括以下步驟:
(1)在磁力攪拌下，將0.002mol離子液體([BMnCP)溶于15mL去離子水中，攪拌lOmin，使其完全溶解；
(2)在磁力攪拌下，將0.002molSbCl3溶于步驟I制得的溶液中，攪拌30min，得到前驅(qū)體；
(3)將上述前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中，反應(yīng)溫度為180 °C，反應(yīng)時間為24h;
(4)反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70°C下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。
[0026]由圖4(c)所得SbPO4微球的XRD圖，可以看出，圖中出現(xiàn)了很明顯的SbPO4晶型特征峰(與標(biāo)準(zhǔn)的SbPO4粉末XRD譜圖對比)，這表明該條件下制備出的SbPO4相對純度較高。
[0027]實施例6
一種SbPO4微球的制備方法，采用離子液體輔助水熱法合成，包括以下步驟: (1)在磁力攪拌下，將0.002mol離子液體([BMnCP)溶于15mL去離子水中，攪拌lOmin，使其完全溶解；
(2)在磁力攪拌下，將0.002molSbCl3溶于步驟I制得的溶液中，攪拌30min，得到前驅(qū)體；
(3)將上述前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中，反應(yīng)溫度為160 °C，反應(yīng)時間為12h;
(4)反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70°C下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。
[0028]由圖4(d)所得SbPO4微球的XRD圖，可以看出，圖中出現(xiàn)了很明顯的SbPO4晶型特征峰(與標(biāo)準(zhǔn)的SbPO4粉末XRD譜圖對比)，這表明該條件下制備出的SbPO4相對純度較高。
[0029]實施例7
一種SbPO4微球的制備方法，采用離子液體輔助水熱法合成，包括以下步驟:
(1)在磁力攪拌下，將0.002mol離子液體([BMnCP)溶于15mL去離子水中，攪拌lOmin，使其完全溶解；
(2)在磁力攪拌下，將0.002molSbCl3溶于步驟I制得的溶液中，攪拌30 min，得到前驅(qū)體；
(3)將上述前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中，反應(yīng)溫度為160°C，反應(yīng)時間為48 h;
(4)反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70°C下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。
[0030]由圖4(e)所得SbPO4微球的XRD圖，可以看出，圖中出現(xiàn)了很明顯的SbPO4晶型特征峰(與標(biāo)準(zhǔn)的SbPO4粉末XRD譜圖對比)，這表明該條件下制備出的SbPO4相對純度較高。
[0031 ] 實施例8
本實施例所用的SbPO4為實施例2制備的產(chǎn)物。
[0032]量取50 mg SbPO4光催化劑分散在50mL濃度為10mg/L的亞甲基藍(lán)染料(MB)中，在黑暗環(huán)境中攪拌30 min，使SbPO4在MB溶液中達(dá)到吸附-脫附
平衡。在波長范圍為200?500 nm的紫外光評價裝置中進(jìn)行活性評價，每隔15 min取樣I次，在10000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心5 min，取上層清液通過紫外可見分光光度計分析MB剩余濃度，計算出MB的降解速率。
[0033]其催化降解的結(jié)果如圖5所示，在光照60min后MB的降解率達(dá)到99.21%。
【主權(quán)項】
1.一種SbP04粉體，其特征在于，所述SbP04粉體為微球狀顆粒，微球直徑為45?55μπι。2.—種權(quán)利要求1所述SbPO4微球的制備方法，其特征在于，采用離子液體輔助水熱法合成，包括以下步驟: (1)在磁力攪拌下，將離子液體([BMIM]P)溶于15mL去離子水中，攪拌lOmin，使其完全溶解；(2)在磁力攪拌下，將0.002molSbCl3溶于步驟I制得的溶液中，攪拌30min，得到前驅(qū)體； (3)將上述前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，前驅(qū)體體積填充量為80%，封釜并置于烘箱中恒溫反應(yīng)； (4)反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后在70°C下恒溫干燥12h，得到SbPO4微球。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:SbCl3與離子液體([BMHCP)的摩爾份數(shù)比為1:(0.5?1.5)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于:所述反應(yīng)溫度為140?180°C，反應(yīng)時間為12?48h。5.權(quán)利要求2-4中任一項所述方法制備的SbPO4微球。6.權(quán)利要求5所述的SbPO4微球在作為光催化劑的應(yīng)用。
【文檔編號】B01J35/08GK105858630SQ201610201719
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】李濤海, 狄昱彤
【申請人】湘潭大學(xué)