第二篇矾酸铋制备方法综述.docx

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1、矾酸铋的制法综述及应用研究进展摘要矾酸铋是一种新型的可见光催化剂，其本身没有毒性，带隙较窄，具有明亮的色泽，良好的耐腐蚀性，光催化等性能，在颜料和光催化降解等领域有着广泛的应用。本文从钒酸铋的各种制备方法的介绍、实验过程、影响条件、优缺点对比以及应用等对溶胶-凝胶法、水热合成法、微乳液法、微波辅助加热法、液相沉淀法、化学沉淀法、均相沉淀法、化学浴沉积法、金属有机分解法、强迫水解法、低温固相法、高温固相合成法这些制备方法进行了总结综述。关键词:矾酸铋,制备方法,优缺点,影响因素,应用目录一、引言3二、制备方法51、溶胶-凝胶法52、水热合成法63、微乳液法64、微波辅

2、助加热法75、液相沉淀法86、化学沉淀法（共沉淀法）97、均相沉淀法（均匀沉淀法）108、化学浴沉积法119、金属有机分解法1210、强迫水解法1311、低温固相法1412、高温固相合成法15三、总结16四、参考文献17一、引言1964年，首次人工合成了单斜相褐忆妮矿衍生结构的钒酸铋（BiVO4）。此后，人们对BiVO4的性质，应用及制备进行了越来越广泛的研究。[1]钒酸铋是一种性能优良的黄色无机颜料,由于具有无毒、耐腐蚀及良好的色泽等优良性能,可用来代替含有铅、镉、铬等有毒元素的颜料,广泛应用于荧光及激光材料领域、锂离子电池的阴极材料、光催化领域、汽车面漆、高级油

3、墨、工业涂料、塑料制品等领域。[2]BiVO4的基本结构如图１所示，化学通式为［Bi2O2］2+［VO3...5口0.5］2-，其中口表示在氧八面体中固有的氧离子空缺，图中深色球表示Bi，最右边的表示Bi2O22+，BiVO4是一种非TiO2基的可见光半导体光催化剂。[1]BiVO4主要有３种晶型：四方锆石型（z-t）、单斜白钨矿型结构（s-m）和四方白钨矿型结构（s-t），其中单斜晶相钒酸铋的禁带宽度为2.3~24eV，它足够高的价带完全可以实现空穴（h+）对有机污染物的降解．在单斜白钨矿BiVO4的结构中：每个铋和6个氧组成BiO6八面体，每个钒和4个氧组成VO

4、4四面体，BiO6八面体之间以相邻交替，而VO4之间不接触，Bi原子在8个VO4四面体环绕之下，和VO4之间共一个氧原子，构成的结构之间有一定的层间距．该结构对光吸收的带隙能起决定作用，通常都是其中的O2p提供价带，过渡元素V的空d轨道提供导带；BiVO4（z-t）和BiVO4（s-m）紫外光区的吸收主要是借助于电子从O2p轨道跃迁到V3轨道，而可见光区的吸收则是借助于电子从Bi6s轨道或者Bi6s和O2p的杂化轨道跃迁到V3道。[3]其中，当四方锆石可以在加热的条件下向单斜白钨矿结构转化（加热到670~770K时），单斜白钨矿和四方白钨矿型也可以相互转化（528K

5、）。如图3所示四方单斜相BiVO4的可见光活性最高。具有白钨矿结构（单斜晶系）的BiVO4在可见光照射下表现出极好的催化活性，比典型的光催化剂WO３（禁带2.8eV）具有更高制氧活性，在450nm处的量子效率可以达到9%。这使得BiVO4在可见光催化领域的研究越来越受到重视。[1]本文就近几年来BiVO4光催化剂的研究，综述了BiVO4光催化剂的多种制备方法、实验过程、影响因素、优缺点以及应用等方面的研究进展。二、制备方法1、溶胶-凝胶法1.1方法介绍溶胶－凝胶法就是用含有高化学活性组分的化合物作为前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解，缩合等化学反应，在溶

6、液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。[1]1.2实验过程谢宝平[5]以Bi(NO3)3·5H2O,NH4VO3为主要原料，柠檬酸作为络合剂。按1:2的摩尔比称取Bi(NO3)3·5H2O和柠檬酸，同时将柠檬酸加入到预先用适量稀硝酸溶解的Bi(NO3)3·5H2O溶液中，加入适量超纯水，并用氨水调节至所需pH值；按上述的摩尔比例称取NH4VO3和柠檬酸，溶于适量沸腾的超纯水中。按Bi:V=1:1摩尔比混合上述两种溶液，用稀硝酸或氨水调节到所需pH值后，持续搅拌下80℃反应一段时间

7、即可得到暗绿色溶胶。用制得的溶胶来做降解罗丹明Ｂ的实验，实验表明添加有BiVO4催化剂的罗丹明Ｂ溶液经可见光辐照5h后，其脱色率达到90.6%，而没有加催化剂的罗丹明Ｂ溶液经可见光辐照5h后的脱色率仅为27.4%，由此可证明，BiVO4在可见光下具有较好的催化活性。1.3影响因素pH、温度、前驱物浓度、反应时间等1.4优点通过该方法可低温合成氧化物，使得低温亚稳相化合物的制备成为可能，同时可避免高温杂相的出现，产物的纯度较高。另外，低温处理产物的粒径小比表面积大、材料的均匀性高，其多成分稀溶液是分子级或原子级别的混合。[2]1.5应用通过溶胶-凝胶法合成的材料在