一种钒酸盐助催化剂材料的制备方法与流程

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本发明属于材料化学领域，具体涉及到一种钒酸盐助催化剂材料的制备方法。


背景技术：

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助催化剂指本身不具活性或活性很小的物质，但能改变催化剂的部分性质，如电子结构、离子价态、酸碱性、表面结构、晶粒大小等，从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。按助催化剂的功用，常分为：1）结构型助催化剂，用于增进活性组分的比表面积或提高活性构造的稳定性，如氨合成用的铁-氧化钾-氧化铝催化剂中的氧化铝；2）调变型助催化剂，可对活性组分的本性起修饰作用，因而改变其比活性，如前述铁－氧化钾－氧化铝催化剂中的氧化钾；3）毒化型助催化剂，能使某些引起副反应的活性中心中毒，从而提高目的反应的选择性，如在某些用于烃类转化反应的催化剂中，加入少量碱性物质以毒化催化剂中引起炭沉积副反应的中心。常用的助催化剂是掺入到金属氧化物催化剂中的金属离子，还原性或氧化性气体或液体，以及在反应过程中或在使用前加入到催化剂中的酸或碱。例如，合成氨的铁触媒里，加入少量铝和钾的氧化物，可使铁的催化活性增大10倍，延长寿命。
[0003]
钒元素由于具有较多价态，能生成多种衍生物，形成各种骨架结构，如常见的v2o5和vo2，其中部分钒酸盐类化合物由于结合水的存在可以增强材料结构的稳定性，提高其催化氧化活性。部分钒酸盐作为助催化剂提高主催化剂的活性，可以减少贵金属主催化剂的用量，降低有机合成反应的成本。钒酸盐有正钒酸盐mvo4、焦钒酸盐mv2o7和偏钒酸盐mvo3等品种。这些盐都能从溶液中制取，将五氧化二钒溶于浓氢氧化钠溶液，可制得无色的钒酸钠溶液，其中钒以正钒酸根vo
43-的形式存在。在水溶液中，随着溶液酸度的增加，钒酸根会以不同程度的缩合而形成组成不同的多阴离子。金属钒酸盐是一类优良的功能材料。除作为良好的基质材料广泛应用于荧光及激光材料领域，也可作为锂离子电池的阴极材料。最新的研究表明，某些钒酸盐在光催化领域存在着巨大的应用潜力，是一类新型的高活性光催化剂。利用tio2光催化降解有机污染物是当前光催化领域的研究热点之一。但由于其带隙较宽(3.2 ev)，需要紫外光来激发的缺点，很大程度上限制了tio2的应用。为了克服这一缺点，一方面，人们通过各类掺杂技术改善tio2对可见光谱的响应。少量的钒酸盐掺杂能改善tio2对可见光谱的响应性能，其在光催化领域具有广泛的应用。


技术实现要素：

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本发明是针对现有技术，提供一种钒酸盐助催化剂的制备方法。
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本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种钒酸盐助催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用以偏钒酸铵、乙酸锰为主要原料，加入适量的柠檬酸为表面活性剂调节水溶液ph值，在反应釜中进行水热合成，经过离心分离沉淀和烘干等处理，得到一种钒酸盐助催化剂，所述制备方法具体包括以下步骤：1）称取一定量的偏钒酸铵（nh4vo3）和乙酸锰（mn(ch3coo)2）溶于一定体积的蒸馏水中，
然后加入适量的柠檬酸（c6h8o7），搅拌30min，得到混合物溶液；2）将上述得到的混合物溶液转移至反应釜中，以10 ℃/min的升温速率在烘箱中将反应釜的温度升至160 ~ 180 ℃反应12 ~ 48 h；3）反应结束后，自然冷却至室温，离心分离沉淀，沉淀放入烘箱中60℃烘干，得钒酸锰mn3(vo4)2固体粉末，即为所述的一种钒酸盐助催化剂材料。
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进一步的，本发明提供了一种钒酸盐助催化剂材料的用途，该材料作为tio2光催化降解有机污染物罗丹明b的助催化剂，能够有效提高可见光降解效率，当tio2中添加1%的所制得钒酸锰mn3(vo4)2固体粉末材料，在可见光的照射下，10分钟内可降解罗丹明b染料达90%以上。
[0007]
与现有技术相比，本发明的特点如下：本发明通过水热反应一步法合成的钒酸锰mn3(vo4)2性能优异，其作为助催化剂材料添加到tio2光催化材料中，能够提高材料的光催化效率。
附图说明
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图1为本发明制得的一种钒酸盐助催化剂材料的xrd图。
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图2为本发明制得的一种钒酸盐助催化剂材料的sem图。
具体实施方式
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以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
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实施例1称取5.0 mmol（1.225g）乙酸锰
·
四水合物（mn(ch3coo)2·
4h2o)和10.0 mmol （1.19g）偏钒酸铵（nh4vo3）溶于25 ml的蒸馏水（h2o）中，加入0.5g的柠檬酸（c6h8o7），搅拌30 min，得到混合物溶液；将上述得到的混合物溶液转移至30 ml的反应釜中，以10℃/min的升温速率在烘箱中将反应釜的温度升至180 ℃保温12 h；反应结束后，自然冷却至室温，离心分离沉淀，沉淀放入烘箱中60℃烘干，得钒酸锰mn3(vo4)2固体粉末，即为所述的一种钒酸盐助催化剂材料。将得到的钒酸锰固体粉末材料用x射线衍射仪测试其组成结构（图1）；用扫描电镜sem观测材料的形貌（图2）。实施例2称取7.5 mmol （1.838g）乙酸锰
·
四水合物（mn(ch3coo)2·
4h2o)和15 mmol （1.785g）偏钒酸铵（nh4vo3）溶于30 ml的蒸馏水（h2o）中，加入0.75g的柠檬酸（c6h8o7），搅拌30 min，得到混合物溶液；将上述得到的混合物溶液转移至50 ml的反应釜中，以10℃/min的升温速率在烘箱中将反应釜的温度升至160 ℃保温48 h；反应结束后，自然冷却至室温，离心分离沉淀，沉淀放入烘箱中60℃烘干，得钒酸锰固体粉末。将得到的钒酸锰固体粉末材料用x射线衍射仪测试其组成结构；用扫描电镜sem观测材料的形貌。
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实施例3称取5.0 mmol（1.225g）乙酸锰
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四水合物（mn(ch3coo)2·
4h2o)和10.0 mmol （1.19g）偏钒酸铵（nh4vo3）溶于25 ml的蒸馏水（h2o）中，加入0.5g的柠檬酸（c6h8o7），搅拌30 min，得到混合物溶液；将上述得到的混合物溶液转移至30 ml的反应釜中，以10℃/min的升温速率在烘箱中将反应釜的温度升至170 ℃保温24 h；反应结束后，自然冷却至室温，离心分离沉
淀，沉淀放入烘箱中60℃烘干，得钒酸锰mn(vo3)2固体粉末，即为所述的一种钒酸盐助催化剂材料。将得到的钒酸锰固体粉末材料用x射线衍射仪测试其组成结构；用扫描电镜sem观测材料的形貌。称取上述实施例所制得钒酸盐助催化剂材料0.1克，添加到10克tio2粉末中，然后研磨混合均匀，形成混合物粉末，将所得的混合物粉末添加到浓度为1%的罗丹明b水溶液中，使用一千瓦的白炽灯模拟太阳光照射上述溶液，紫外光谱检测显示10分钟内降解罗丹明b染料可达90%以上。