本發明屬于復合光催化材料的合成技術領域，具體涉及一種四角型礬酸鉍/石墨烯復合光催化劑的制備方法。

背景技術：

染料廢水是典型的難生物降解有機廢水之一，具有堿度高、色澤深、臭味大和難生物降解等特點，嚴重污染水體，而采用常規的處理方法效果不理想。近年來，半導體材料光催化氧化技術日趨受到關注，且在可見光下能被激發的半導體光催化劑更受青睞。其中單斜晶型BiVO₄是近年來發展起來的新型可見光半導體光催化劑，禁帶寬度為2.4eV。目前被廣泛研究的單相半導體納米光催化劑粉末懸浮體系，存在著納米微粒易凝聚、易失活、利用效率低和吸收光譜范圍窄等缺陷，嚴重限制了納米光催化技術的工業化應用。因此現在負載型、高活性的復合納米光催化劑成為研究熱點。其中石墨烯作為明星材料，具有優異的導電性，大的比表面積和較高的機械強度等特點。優異的導電性使其容易捕獲光生電子并充當電子轉移的媒介，有效阻止了載流子的復合；大的比表面積表現出對污染物強烈的吸附作用；較高的機械強度為催化劑的沉積提供了一個二維面結構；同時石墨烯是一種能隙為零的半金屬，通過改性處理調整其能隙，不但可以實現寬波段的光吸收，而且還能使電荷在轉移過程中與催化劑更加匹配，提高其光催化性能，所以石墨烯成為負載的理想材料。制備的石墨烯基釩酸鉍復合光催化劑能夠提高光吸收性，具有吸收光譜范圍寬，性能穩定，無毒、高效低廉，能夠應用于難生物降解有機污染物的降解，具有較強的市場應用前景。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是提供了一種能夠有效降解羅丹明B（RhB）染料廢水的四角型礬酸鉍/石墨烯復合光催化劑的制備方法。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種四角型礬酸鉍/石墨烯復合光催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟為：將0.0162-0.081g氧化石墨烯分散在15mL摩爾濃度為1mol/L的HNO₃溶液中，超聲2h，然后磁力攪拌，再將2.425g Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到上述溶液中，磁力攪拌至完全溶解制得溶液A；將0.585g NH₄VO₃在超聲條件下溶于40mL水中制得溶液B；在攪拌的條件下，將溶液B加入到溶液A中，繼續攪拌30min，用摩爾濃度為2mol/L的NaOH溶液調節混合液的pH=3，繼續攪拌30min，隨后將混合液轉入聚四氟乙烯反應釜中，于180℃反應18h，反應完成后自然冷卻至室溫，過濾分離，用水和乙醇各洗三次，然后干燥，最后于500℃煅燒4h制得四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑。

進一步優選，所述的四角型礬酸鉍/石墨烯復合光催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟為：將0.0486g氧化石墨烯分散在15mL摩爾濃度為1mol/L的HNO₃溶液中，超聲2h，然后磁力攪拌，再將2.425g Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到上述溶液中，磁力攪拌至完全溶解制得溶液A；將0.585g NH₄VO₃在超聲條件下溶于40mL水中制得溶液B；在攪拌的條件下，將溶液B加入到溶液A中，繼續攪拌30min，用摩爾濃度為2mol/L的NaOH溶液調節混合液的pH=3，繼續攪拌30min，隨后將混合液轉入聚四氟乙烯反應釜中，于180℃反應18h，反應完成后自然冷卻至室溫，過濾分離，用水和乙醇各洗三次，然后干燥，最后于500℃煅燒4h制得四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑，經過3h 500W Xe燈可見光照射，該四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑對羅丹明B染料廢水中RhB的脫色率為89.1%。

本發明制得的四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑具有較好的晶型和光吸收性能，而且具有可見光響應的光催化性能，在可見光下具有高效降解羅丹明B染料廢水的性能。

附圖說明

圖1為四角型BiVO₄（BIV）和BiVO₄/RGO（BIG-3%）復合光催化劑的X射線衍射譜圖。

具體實施方式

以下通過實施例對本發明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明上述內容實現的技術均屬于本發明的范圍。

實施例1

將5mmol Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解于15mL摩爾濃度為1mol/L的HNO₃溶液中制得溶液A；將5mmol NH₄VO₃在超聲條件下溶于40mL水中制得溶液B；在攪拌的條件下，將溶液B加入到溶液A中，繼續攪拌30min，用摩爾濃度為2mol/L的NaOH溶液調節混合液的pH=3，繼續攪拌30min，隨后將混合液轉入聚四氟乙烯反應釜中，于180℃反應18h，反應完成后自然冷卻至室溫，過濾分離，用水和乙醇各洗三次，然后干燥，最后于500℃煅燒4h制得四角型單斜晶型釩酸鉍可見光催化劑，標記為BIV。經過3h 500W Xe燈可見光照射，該四角型單斜晶型釩酸鉍光催化劑對RhB的脫色率為73.2%。

實施例2

將0.0162g氧化石墨烯分散于15mL摩爾濃度為1mol/L的HNO₃溶液中，超聲2h，然后磁力攪拌，再將2.425g Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到上述溶液中，磁力攪拌至完全溶解制得溶液A；將0.585g NH₄VO₃在超聲條件下溶于40mL水中制得溶液B；在攪拌的條件下，將溶液B加入到溶液A中，繼續攪拌30min，用摩爾濃度為2mol/L的NaOH溶液調節混合液的pH=3，繼續攪拌30min，隨后將混合液轉入聚四氟乙烯反應釜中，于180℃反應18h，反應完成后自然冷卻至室溫，過濾分離，用水和乙醇各洗三次，然后干燥，最后于500℃煅燒4h制得四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑，標記為BIG-1%。經過3h 500W Xe燈可見光照射，該四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑對RhB的脫色率為80.5%。

實施例3

將0.0486g氧化石墨烯分散在15mL摩爾濃度為1mol/L的HNO₃溶液中，超聲2h，然后磁力攪拌，再將2.425g Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到上述溶液中，磁力攪拌至完全溶解制得溶液A；將0.585g NH₄VO₃在超聲條件下溶于40mL水中制得溶液B；在攪拌的條件下，將溶液B加入到溶液A中，繼續攪拌30min，用摩爾濃度為2mol/L的NaOH溶液調節混合液的pH=3，繼續攪拌30min，隨后將混合液轉入聚四氟乙烯反應釜中，于180℃反應18h，反應完成后自然冷卻至室溫，過濾分離，用水和乙醇各洗三次，然后干燥，最后于500℃煅燒4h制得四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑，標記為BIG-3%。經過3h 500W Xe燈可見光照射，該四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑對RhB的脫色率為89.1%。

實施例4

將0.081g氧化石墨烯分散在15mL摩爾濃度為1mol/L的HNO₃溶液中，超聲2h，然后磁力攪拌，再將2.425g Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到上述溶液中，磁力攪拌至完全溶解制得溶液A；將0.585g NH₄VO₃在超聲條件下溶于40mL水中制得溶液B；在攪拌的條件下，將溶液B加入到溶液A中，繼續攪拌30min，用摩爾濃度為2mol/L的NaOH溶液調節混合液的pH=3，繼續攪拌30min，隨后將混合液轉入聚四氟乙烯反應釜中，于180℃反應18h，反應完成后自然冷卻至室溫，過濾分離，用水和乙醇各洗三次，然后干燥，最后于500℃煅燒4h制得四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑，標記為BIG-5%。經過3h 500W Xe燈可見光照射，該四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑對RhB的脫色率為76.8%。

實施例5

將0.1296g氧化石墨烯分散在15mL摩爾濃度為1mol/L的HNO₃溶液中，超聲2h，然后磁力攪拌，再將2.425g Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到上述溶液中，磁力攪拌至完全溶解制得溶液A；將0.585g NH₄VO₃在超聲條件下溶于40mL水中制得溶液B；在攪拌的條件下，將溶液B加入到溶液A中，繼續攪拌30min，用摩爾濃度為2mol/L的NaOH溶液調節混合液的pH=3，繼續攪拌30min，隨后將混合液轉入聚四氟乙烯反應釜中，于180℃反應18h，反應完成后自然冷卻至室溫，過濾分離，用水和乙醇各洗三次，然后干燥，最后于500℃煅燒4h制得四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑，標記為BIG-8%。經過3h 500W Xe燈可見光照射，該四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑對RhB的脫色率為71.9%。

實施例6

將0.1944g氧化石墨烯分散在15mL摩爾濃度為1mol/L的HNO₃溶液中，超聲2h，然后磁力攪拌，再將2.425g Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到上述溶液中，磁力攪拌至完全溶解制得溶液A；將0.585g NH₄VO₃在超聲條件下溶于40mL水中制得溶液B；在攪拌的條件下，將溶液B加入到溶液A中，繼續攪拌30min，用摩爾濃度為2mol/L的NaOH溶液調節混合液的pH=3，繼續攪拌30min，隨后將混合液轉入聚四氟乙烯反應釜中，于180℃反應18h，反應完成后自然冷卻至室溫，過濾分離，用水和乙醇各洗三次，然后干燥，最后于500℃煅燒4h制得四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑，標記為BIG-12%。經過3h 500W Xe燈可見光照射，該四角型釩酸鉍/石墨烯復合光催化劑對RhB的脫色率為62.3%。

以上實施例描述了本發明的基本原理、主要特征及優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明原理的范圍下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發明保護的范圍內。