本發(fā)明屬于壓電光催化劑，尤其涉及一種la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、2,4-二氯苯酚是一種有機(jī)化合物，難溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等有機(jī)溶劑，常用作合成殺蟲劑和除草劑，使用過后會隨著水流進(jìn)入水環(huán)境，改變水體的化學(xué)性質(zhì)。并且，2,4-二氯苯酚在水中不易自然降解，會長期存在于水體中，對水生生物構(gòu)成持續(xù)威脅。因此，研究能夠高效降解水中2,4-二氯苯酚的方法迫在眉睫。

2、光催化由于其高穩(wěn)定性、環(huán)境友好性和易于操作等優(yōu)勢，在水環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域成為有前景的解決方案之一。釩酸鉍bivo4作為具備可見光催化活性的新型催化劑，近年來備受關(guān)注。但對于單一組分的光催化劑，由于其固有的能級結(jié)構(gòu)，在光載流子復(fù)合速率高、氧化還原能力和可吸收光能力低等方面的限制，在實(shí)際工程應(yīng)用中仍存在不足。稀土元素具有豐富的能級和特殊的4f電子結(jié)構(gòu)，摻雜稀土元素后，可以擴(kuò)寬原有光催化劑的光譜響應(yīng)范圍，極大提高光生電子和空穴對的轉(zhuǎn)移和分離，從而提高光催化活性。但僅通過稀土摻雜、形貌調(diào)控或構(gòu)建異質(zhì)結(jié)等手段并不會對bivo4的能級結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。已有研究報道，外部電場對于光催化材料的能級結(jié)構(gòu)和光生載流子的輸運(yùn)行為是極為有利的。但是，如何利用稀土元素制備具有壓電光催化性能的bivo4催化劑還沒有相關(guān)報道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明制備的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑能夠利用壓電與光的共同作用來降解污染物2,4-二氯苯酚。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將bi(no3)3·5h2o和hno3溶液混合，得到混合液a；將nh4vo3和naoh溶液混合，得到混合液b；將所述混合液a和混合液b混合后進(jìn)行第一攪拌，然后調(diào)節(jié)ph至堿性，得到混合液c；

5、(2)向步驟(1)得到的混合液c加入la(no3)3·6h2o并進(jìn)行第二攪拌，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到所述la摻雜改性bivo4壓電光催化劑。

6、有益效果：本發(fā)明首先以五水合硝酸鉍和偏釩酸銨為原料，分別將五水合硝酸鉍和釩酸銨溶解于酸液和堿液中，然后將二者混合，在適宜的ph條件下進(jìn)行反應(yīng)，制備得到釩酸鉍前驅(qū)體溶液。然后再以硝酸鑭為原料加入釩酸鉍前驅(qū)體溶液中，水熱反應(yīng)的過程中，不僅有部分鑭摻雜到釩酸鉍中，而且使釩酸鉍由片狀逐漸演化為球狀形貌，比表面積大幅增加，同時活性位點(diǎn)的數(shù)量也大幅增加，為提高其光催化活性提供了有利條件。

7、bi(no3)3+la(no3)3+nh4vo3→含bi、la、v的配合物

8、含bi、la、v的配合物→沉淀

9、沉淀→干燥→laχbi1-xvo4

10、優(yōu)選的，步驟(1)中，所述bi(no3)3·5h2o和nh4vo3的物質(zhì)的量之比為1∶1，但是為了使保證反應(yīng)完全，釩酸銨的用量可以比理論用量稍有過量，優(yōu)選的，所述bi(no3)3·5h2o和nh4vo3的質(zhì)量比為4.8507∶1.1796(折合成物質(zhì)的量之比為1∶1.0085)。

11、優(yōu)選的，步驟(1)中，所述bi(no3)3·5h2o和hno3溶液的用量比為0.01mol∶30ml；所述hno3溶液的濃度為4mol/l。

12、優(yōu)選的，步驟(1)中，所述nh4vo3和naoh溶液的用量比為0.01mol∶30ml；所述naoh溶液的濃度為4mol/l。

13、優(yōu)選的，步驟(1)和步驟(2)中，所述第一攪拌和第二攪拌的時間均為5h。

14、優(yōu)選的，步驟(1)中，所述調(diào)節(jié)ph為調(diào)節(jié)ph至9。

15、優(yōu)選的，步驟(2)中，以la在la摻雜改性bivo4壓電光催化劑中的摻量計(jì)，所述la(no3)3·6h2o的用量為2～8mol％。

16、優(yōu)選的，步驟(2)中，所述水熱反應(yīng)的溫度為180℃，時間為12h。

17、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述的制備方法制備得到的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑，所述la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的形貌為球形。

18、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑在壓電光催化降解2,4-二氯苯酚中的應(yīng)用。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

20、本發(fā)明通過采用la摻雜bivo4，改變了bivo4的表面形貌，同時使得bivo4晶胞參數(shù)和晶粒尺寸均變小，為壓電光催化過程提供合適的吸附位點(diǎn)，增強(qiáng)光吸收能力，同時提高了bivo4壓電光催化劑在超聲振動壓電效應(yīng)下對機(jī)械應(yīng)力的響應(yīng)靈敏度，在機(jī)械應(yīng)力作用下，誘導(dǎo)bivo4表面能帶彎曲，增強(qiáng)壓電效應(yīng)，從而得到了能夠利用壓電與光的共同作用來降解污染物的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑。

技術(shù)特征：

1.一種la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述bi(no3)3·5h2o和nh4vo3的物質(zhì)的量之比為1∶1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述bi(no3)3·5h2o和hno3溶液的用量比為0.01mol∶30ml；所述hno3溶液的濃度為4mol/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述nh4vo3和naoh溶液的用量比為0.01mol∶30ml；所述naoh溶液的濃度為4mol/l。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)和步驟(2)中，所述第一攪拌和第二攪拌的時間均為5h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述調(diào)節(jié)ph為調(diào)節(jié)ph至9。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，以la在la摻雜改性bivo4壓電光催化劑中的摻量計(jì)，所述la(no3)3·6h2o的用量為2～8mol％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述水熱反應(yīng)的溫度為180℃，時間為12h。

9.權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑，其特征在于，所述la摻雜改性bivo4壓電光催化劑的形貌為球形。

10.權(quán)利要求9所述的la摻雜改性bivo4壓電光催化劑在壓電光催化降解2,4-二氯苯酚中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種La摻雜改性BiVO<subgt;4</subgt;壓電光催化劑的制備方法及其應(yīng)用，屬于壓電光催化劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過采用La摻雜BiVO<subgt;4</subgt;，改變了BiVO<subgt;4</subgt;的表面形貌，同時使得BiVO<subgt;4</subgt;晶胞參數(shù)和晶粒尺寸均變小，為壓電光催化過程提供合適的吸附位點(diǎn)，增強(qiáng)光吸收能力，同時提高了BiVO<subgt;4</subgt;壓電光催化劑在超聲振動壓電效應(yīng)下對機(jī)械應(yīng)力的響應(yīng)靈敏度，在機(jī)械應(yīng)力作用下，誘導(dǎo)BiVO<subgt;4</subgt;表面能帶彎曲，增強(qiáng)壓電效應(yīng)，從而得到了能夠利用壓電與光的共同作用來降解污染物的La摻雜改性BiVO<subgt;4</subgt;壓電光催化劑。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘山,楊涵,張漓杉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桂林電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28