本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种单斜相红细胞状钒酸铋晶体及其应用。
背景技术：
随着对半导体光催化剂的研究不断深入，研究者们不再局限于传统的tio2基光催化剂，并且开发出一系列光响应范围宽､性能优良的非tio2型催化剂，如磷酸银､非tio2型氧化物､硫化物､铋系化合物等几类具有代表性的材料｡
由于铋元素的6s及6p轨道会参与价带和导带的构成，影响含铋化合物的能带位置，很多铋系半导体材料均表现出很好的可见光响应特性。近年来，一些具有可见光催化能力的bi系复合氧化物，如bi203、bivo4、bi2wo得到了广泛地关注。bivo4是一种广泛应用于油墨、建筑涂料、汽车面漆的无毒黄色颜料。bivo4在陶瓷中也有较广阔的应用前景，如通过sio2和zrsio4包覆后可耐l000℃高温，因而可用作陶瓷颜料；bivo4还可作为烧结助剂用于mgtio4微波介电陶瓷的合成。bivo4主要以单斜白钨矿，四方锆石矿，四方白钨矿3种晶型存在。其中单斜相bivo4能带隙较窄(2.4ev)，具有可见光催化能力，是一类很有应用前景的光催化剂。
尽管人们在铋系光催化剂的成分设计及能带表征方面已经做了很多工作，但除了氧化铋外，其他掺杂型铋氧化物在合成制备方法上仍然以高温物理法为主，因此合成得到的产物结构及形貌比较单一｡目前，关于半导体光催化及bivo4的制备方法有多重，如固相反应法、共沉淀法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法等。但制备的bivo4物理性能差，纯度不高，催化活性较低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种单斜相红细胞状钒酸铋晶体，纯度高，光催化性能好。
为此，本发明提供的技术方案如下：
一种单斜相红细胞状钒酸铋晶体，由五水硝酸铋和氢氧化钠反应后得到油相bi前驱体溶液，再与偏钒酸钠配制的油相v前驱体溶液等体积混合后加水反应得到；
其中，水的体积为油相bi前驱体溶液和油相v前驱体溶液之和，所述五水硝酸铋和氢氧化钠摩尔比为0.177:3-4，所述五水硝酸铋和偏钒酸钠摩尔比为1:1。
所述油相bi前驱体溶液的制备过程为，配制ph为0.5-1的硝酸水溶液，将配方量的五水硝酸铋溶解在硝酸水溶液中，然后加入配方量的氢氧化钠，溶液由无色变为乳白色胶体，再加入相转移催化液a与乳白色胶体混合，在20-30℃下搅拌20-30min后静置5-10min，乳白色胶体由水相转移到油相，经过分液漏斗将水相去除后即得；其中，相转移催化液a与硝酸水溶液等体积。
所述油相v前驱体溶液的制备过程为，配制ph为0.5-1的硝酸水溶液，将配方量的偏钒酸钠溶解在硝酸水溶液中，到浅黄色水相液体，再将配好的相转移催化溶液b加入上述浅黄色液体中，在水浴20-30℃下搅拌20-30min并静置5-10min，混合溶液中水相变澄清，而油相变为深橙色，最后将混合溶液经过分液漏斗分离得到油相v前驱体溶液；其中，相转移催化液b与硝酸水溶液等体积。
在反应釜内加入等体积的油相bi前驱体溶液和油相v前驱体溶液，混合后加水和表面活性剂，在150-160℃，ph为6下搅拌反应20-25h后得到bivo4晶体，离心洗涤，并在干燥箱80℃下干燥10h得到亮黄色的bivo4粉末；其中，表面活性剂与油相v前驱体溶液的体积比为2-5:30。
所述相转移催化液a由体积比为1：4的正辛酸和甲苯混合组成。
所述相转移催化溶液b由体积比为1:2-4的三正辛胺和甲苯混合液组成。
所述表面活性剂为油胺。
本发明还提供了一种单斜相红细胞状钒酸铋晶体的应用，用于光催化。
用于催化甲基蓝溶液降解，降解率大于81%。
本发明的有益效果是：
本发明采用混合溶剂热制备钒酸铋晶体，通过控制反应体系ph、反应温度、水油比、反应时间等参数，稳定制备合成了单斜相红细胞状的钒酸铋晶体，制备得到的晶体具有纯度高，光催化性能好（降解率81%）的特点。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明制备的bivo4晶体的xrd图谱；
图2是本发明制备的bivo4晶体的sem图；
图3是本发明制备的bivo4晶体对甲基蓝溶液的降解效率。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种单斜相红细胞状钒酸铋晶体，由五水硝酸铋和氢氧化钠反应后得到油相bi前驱体溶液，再与偏钒酸钠配制的油相v前驱体溶液等体积混合后加水反应得到；
其中，水的体积为油相bi前驱体溶液和油相v前驱体溶液之和，所述五水硝酸铋和氢氧化钠摩尔比为0.177:3-4，所述五水硝酸铋和偏钒酸钠摩尔比为1:1。
本发明原理：利用混合溶剂热法制备钒酸铋晶体，在一定的ph、水油比、反应温度下制备得到了红细胞状的单斜相钒酸铋晶体。由于混合溶剂体系既不同于水反应体系，也不同于非水溶剂体系，而是采用能与水互溶的有机溶剂和水一起组成混合溶剂体系，因为它们互相影响，大幅度地改善了其物理性能，使各溶剂的优点得到充分发挥。
将两种或两种以上的溶解性能和使用范围不同的溶剂(包括水)按一定的规律或比例混合在一起所得到的产物便是混合溶剂。“混合溶剂”的概念在很早的时候就被提出，并且其某些性能已经得到广泛的应用。通常情况下，人们一般使用某一种单一溶剂(水或有机溶剂)来溶解物质，其溶解度等物理性质有这一定的局限性。混合溶剂通过改变了初始单一溶剂(水或有机溶剂)的粘度、表面张力、极性、密度和溶剂相对于溶质的溶解度等因素，起到单一溶剂无法达到的效果。
目前，混合溶剂已经使用到无机溶质、有机溶质以及复合类溶质的溶解与重结晶／反析等方面。混合溶剂的良／劣性、溶解性能与排除体积效应、两种溶剂分子间的相互作用、高分子在溶液中的聚集、有机溶剂分子的自缔合以及高分子对某一组分溶剂的优先吸附等诸多因素都有关。
在本实施例中，混合溶剂是指等体积的油相（油相bi前驱体溶液和油相v前驱体溶液）和水相（水）。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种单斜相红细胞状钒酸铋晶体，所述油相bi前驱体溶液的制备过程为，配制ph为0.5-1的硝酸水溶液，将配方量的五水硝酸铋溶解在硝酸水溶液中，然后加入配方量的氢氧化钠，溶液由无色变为乳白色胶体，再加入相转移催化液a与乳白色胶体混合，在20-30℃下搅拌20-30min后静置5-10min，乳白色胶体由水相转移到油相，经过分液漏斗将水相去除后即得；其中，相转移催化液a与硝酸水溶液等体积。
所述油相v前驱体溶液的制备过程为，配制ph为0.5-1的硝酸水溶液，将配方量的偏钒酸钠溶解在硝酸水溶液中，到浅黄色水相液体，再将配好的相转移催化溶液b加入上述浅黄色液体中，在水浴20-30℃下搅拌20-30min并静置5-10min，混合溶液中水相变澄清，而油相变为深橙色，最后将混合溶液经过分液漏斗分离得到油相v前驱体溶液；其中，相转移催化液b与硝酸水溶液等体积。
在反应釜内加入等体积的油相bi前驱体溶液和油相v前驱体溶液，混合后加水和表面活性剂，在150-160℃，ph为6下搅拌反应20-25h后得到bivo4晶体，离心洗涤，并在干燥箱80℃下干燥10h得到亮黄色的bivo4粉末；其中，表面活性剂与油相v前驱体溶液的体积比为2-5:30。
其中，所述相转移催化液a由体积比为1：4的正辛酸和甲苯混合组成。
所述相转移催化溶液b由体积比为1:2-4的三正辛胺和甲苯混合液组成。所述表面活性剂为油胺。
实施例3：
在实施例2的基础上，本实施例提供了一种单斜相红细胞状钒酸铋晶体，具体制备过程如下：
步骤1）合成油相bi前驱体溶液：首先配制ph为0.5-1的硝酸水溶液并取30ml，将0.00177mol的五水硝酸铋溶于30ml硝酸水溶液中，得到铋的水相溶液，然后向铋的水相溶液中添加0.03-0.04mol的氢氧化钠颗粒，溶液由无色变为乳白色胶体，然后取配制好的相转移催化液a30ml（正辛酸6ml和甲苯24ml混合液）与乳白色胶体状混合，在20-30℃下搅拌20-30min后静置5-10min，乳白色胶体由水相转移到油相，经过分液漏斗将水相去除后，得到油相bi前驱体溶液；
步骤2）制备油相v前驱体溶液：首先配制ph为0.5-1的硝酸水溶液并取30ml，将0.00177mol的偏钒酸钠粉体溶解在30ml硝酸水溶液中，得到浅黄色水相液体，再将配好的相转移催化溶液b30ml（三正辛胺2.7ml和甲苯22.3ml混合液）添加到上述浅黄色液体中，在水浴20-30℃下搅拌20-30min并静置5min，混合溶液中水相变澄清，而油相变为深橙色，最后将混合溶液经过分液漏斗分离得到油相v前驱体溶液；
步骤3）合成bivo4晶体
将油相bi前驱体溶液和油相v前驱体溶液混合得到油相混合液，取油相混合液30ml，水30ml，使水油比为30/30，反应温度160℃，ph为6，转移到反应釜内，加入2-5ml的表面活性剂油胺，得到混合液体，将混合溶液密封并在160℃温度下搅拌反应20h后得到bivo4晶体，将产物离心洗涤，并在干燥箱80℃下干燥10h得到亮黄色的bivo4粉末。制备bivo4粉末的工艺参数及物理性能见表1。
表1制备bivo4粉末的工艺参数及物理性能
图1是采用本发明中方法及参数合成的bivo4晶体的xrd图，通过与标准卡片jcpdsno.14-0688（晶胞参数a=5.195å，b=11.701å，c=5.092å）对比，各晶面衍射峰分别相对，确定所制备的样品均为单斜白钨矿结构的bivo4晶体。
本实施例合成的bivo4晶体形貌呈红细胞状，表面有层状组装结构，晶体直径大约为2.5μm。如图2所示。
实施例4：
本实施例提供了一种单斜相红细胞状钒酸铋晶体的应用，用于光催化。用于催化甲基蓝溶液降解，降解率大于81%。
图3是实施例3合成的bivo4样品的光催化活性随时间的变化曲线，催化时间在200min时，对甲基蓝溶液可达到81%的降解率。
本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再一一详细说明。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。