本發(fā)明涉及半導體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種釩酸銀光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，環(huán)境污染問題，尤其是水污染問題日趨嚴重，已經(jīng)對人類的生存和發(fā)展造成了嚴重的威脅，因此，有效治理環(huán)境污染，使人類的生存環(huán)境得到改善，已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點。而從上個世紀80年代末開始，光催化已經(jīng)被人們應(yīng)用于環(huán)境污染的治理，由于許多生物難以降解的、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的污染物都能被光催化所破壞，污染物中重金屬離子也會被還原，且光照產(chǎn)生的空穴理論上可將幾乎所有的有機污染物氧化為H₂O、CO₂和無毒的無機物，與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，反應(yīng)條件溫和、易于操作，具有顯著的節(jié)能、高效、徹底降解污染物且無二次污染等優(yōu)點，成為環(huán)境治理的一個重要的方法。在半導體光催化劑的研究中，釩酸銀以其優(yōu)異的可見光光催化劑性能，引起了國內(nèi)外學者們的關(guān)注。目前，釩酸銀的制備方法主要有:水熱法、固相反應(yīng)法和共沉淀法。

公開號為“CN 104789982A”，名稱為“一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸銀的方法”的中國專利中公開一種利用陽離子膜電解法制備鉬酸銀的方法，即以銀片為陽極，以惰性電極為陰極，以含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液為陽極液，以酸溶液、堿溶液或鹽溶液為陰極液；在以陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解或恒壓電解的方式控制溫度為室溫至90℃進行電解含有去極化劑和鉬酸鈉的水溶液，直至Na+離子全部轉(zhuǎn)移到陰極室；將在陽極室得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，得到的濾餅控制溫度為100-200℃干燥1-2h，即得純度高、無雜相的鉬酸銀。

釩酸銀作為新型的可見光響應(yīng)的光催化劑，因其良好的可見光光催化活性而受到科研工作者的廣泛關(guān)注。以上方法均存在操作復雜，添加劑繁多，材料制備周期長，不易分離的問題，目前用于制備釩酸銀的方法還很有限，因此采用新的方法，制備出具有不同形貌、能在可見光下高效率地降解有機污染物的釩酸銀光催化劑具有很重要的實際意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的釩酸銀制備過程中反應(yīng)時間長，添加劑多和操作復雜、產(chǎn)物雜質(zhì)多，不易分離提純等技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種釩酸銀光催化劑的制備方法，該方法反應(yīng)時間短、易分離，陽極電解液成分簡單，產(chǎn)物無雜質(zhì)，操作簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體介紹如下。

本發(fā)明提供一種釩酸銀光催化劑的電解制備方法，具體步驟如下：

(1)以銀片為陽極，以惰性電極為陰極，以偏釩酸鈉和硝酸鈉水溶液為陽極液，以鹽酸溶液或氯化鈉溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解的方式，通過控制電流密度、電解液濃度和溫度制備出不同結(jié)構(gòu)和粒徑大小的釩酸銀；

(2)電解結(jié)束后，收集陽極上得到的產(chǎn)物，清洗、過濾、干燥，得到釩酸銀光催化劑。

上述步驟(1)中，偏釩酸鈉的濃度為0.1-0.3mol/L，硝酸鈉濃度為0.5-1mol/L。

上述步驟(1)中，利用恒溫水浴控制電解的溫度為20-70℃。

上述步驟(1)中，控制陽極電流密度為10-50mA/cm²。

上述步驟(1)中，干燥溫度為120-180℃，干燥時間為2-4h。

上述步驟(1)中，所述惰性電極為玻碳電極或鈦網(wǎng)。

上述步驟(2)中，干燥溫度為160-180℃，干燥時間為2-4h。

本發(fā)明中上述制備方法得到的釩酸銀為球狀、菱形顆粒或樹枝狀結(jié)構(gòu)。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的一種釩酸銀光催化劑的制備方法，其采用陽離子膜電解法制備，通過控制電流密度、電解液濃度和溫度制備出不同結(jié)構(gòu)和粒徑大小的焦釩酸鋅(電流密度較低、電解液濃度較低時，產(chǎn)物為球狀、菱形顆粒；電流密度增高，電解液濃度提高時，為樹枝狀結(jié)構(gòu))。制備過程簡單且易于操作，陽極電解液成分簡單，產(chǎn)物無雜相，易于工業(yè)化生產(chǎn)；另一方面，產(chǎn)物為微納米級別的固體粉末，靜置即可沉淀下來，易于水洗與分離。因此本發(fā)明的制備方法具有最終所得的釩酸銀產(chǎn)物純度高，無雜相的特點，將產(chǎn)物進行高溫煅燒后可得釩酸銀，可用作光催化劑降解有機污染物。

進一步，本發(fā)明的一種釩酸銀光催化劑的制備方法，由于僅需一步電解即可制備出釩酸銀，因此其制備過程工藝簡單，容易操作，投資小，合成量大，可直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1、實施例1中得到的釩酸銀的SEM圖。

圖2、實施例1中得到的釩酸銀的SEM圖。

圖3、實施例1中得到的釩酸銀的SEM圖。

圖4、本發(fā)明實施例中得到的釩酸銀的XRD圖。

圖5、本發(fā)明實施例中釩酸銀對苯酚(10mg/L)的紫外光催化降解曲線。

具體實施方式

下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步闡述，但并不限制本發(fā)明。

實施例1

一種光催化劑釩酸銀的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)、以銀片為陽極，以玻碳電極為陰極，以0.1mol/L偏釩酸鈉和0.5mol/L硝酸鈉的水溶液為陽極液，以0.1mol/L鹽酸溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，控制在溫度為70℃的條件下進行恒流電解，電流密度為10mA/cm²；

(2)、電解完后，將在陽極上得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na⁺清洗干凈，并且將過濾后的濾餅控制溫度為170℃干燥3h，干燥完畢后自然冷卻至室溫，即得純凈的釩酸銀。

采用日立S-3400N型掃描電子顯微鏡對上述所得的釩酸銀進行形貌表征，其SEM圖如圖1所示，從圖1中可以看出，得到的產(chǎn)物為顆粒狀以及菱形顆粒形貌，顆粒大小約為1μm。

實施例2

一種光催化劑釩酸銀的制備方法，具體步驟如下：

(1)、以銀片為陽極，以玻碳電極為陰極，以0.2mol/L偏釩酸鈉和0.5mol/L硝酸鈉的水溶液為陽極液，以0.2mol/L氯化鈉溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，控制在溫度為50℃的條件下進行恒流電解，電流密度為30mA/cm²；

(2)、電解完后，將在陽極上得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na⁺清洗干凈，并且將過濾后的濾餅控制溫度為180℃干燥2h，干燥完畢后自然冷卻至室溫，即得純凈的釩酸銀。

采用日立S-3400N型掃描電子顯微鏡對上述所得的釩酸銀進行形貌表征，其SEM圖如圖2所示，從圖2中可以看出，所制備的產(chǎn)物形貌均為球狀和菱形團簇結(jié)構(gòu)，是由粒徑在600-800nm微納米球組成的團簇。

實施例3

一種光催化劑釩酸銀的制備方法，具體步驟如下：

(1)、以銀片為陽極，以玻碳電極為陰極，以0.3mol/L偏釩酸鈉和0.5mol/L硝酸鈉的水溶液為陽極液，以0.3mol/L鹽酸溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，控制在溫度為20℃的條件下進行恒流電解，電流密度為50mA/cm²；

(2)、電解完后，將在陽極上得到的產(chǎn)物用去離子水邊清洗邊過濾，以便將Na⁺清洗干凈，并且將過濾后的濾餅控制溫度為160℃干燥4h，干燥完畢后自然冷卻至室溫，即得純凈的釩酸銀。

采用日立S-3400N型掃描電子顯微鏡對上述所得的釩酸銀進行形貌表征，其SEM圖如圖3所示，從圖3中可以看出，所制備的產(chǎn)物形貌均微納米顆粒組成的樹枝狀結(jié)構(gòu)，枝干總長度約50μm。

采用德國布魯克AXS公司的D8Advance型X-射線衍射儀對上述所得的釩酸銀進行測定，其XRD圖如圖4所示，從圖4中可以看出，得到的產(chǎn)物為Ag₃VO₄，對應(yīng)的標準PDF卡片為19-1154。

綜上所述，從綜上所述，本發(fā)明的一種釩酸銀光催化劑的制備方法，通過控制電解液濃度、溫度和電流密度；可以得到不同結(jié)構(gòu)和粒徑大小的釩酸銀，易于控制且可應(yīng)用于降解苯酚。

圖5為本發(fā)明實施例中釩酸銀對苯酚(10mg/L)的紫外光催化降解曲線。結(jié)果顯示，本發(fā)明的釩酸銀有很好的光催化性能。

以上所述僅是本發(fā)明的實施方式的舉例，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。