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一种制备CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的方法 0 0

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申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2017-04-28

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2017-10-10

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2020-06-09

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2037-04-28

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201710290817.0	申请日	2017-04-28
公开/公告号	CN107149934B	公开/公告日	2020-06-09
授权日	2020-06-09	预估到期日	2037-04-28
申请年	2017年	公开/公告年	2020年
缴费截止日
分类号	B01J27/04 、B01J35/02 、C02F1/30 、C02F101/34 、C02F101/36 、C02F101/38	主分类号	B01J27/04
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	0
权利要求数量	1	非专利引证数量	1
引用专利数量	4	被引证专利数量	0
非专利引证	1、Zaiyong Jiang et al..One-PotSolvothermal Synthesis of Bi4V2O11 as ANew Solar Water Oxidation Photocatalyst. 《Scientific Reports》.2016,第6卷;
引用专利	CN105562034A、CN102698735A、CN105964277A、CN105771958A	被引证专利
专利权维持	5	专利申请国编码	CN
专利事件	转让	事务标签	公开、实质审查、授权、权利转移

申请人信息

申请人	江苏大学	第一申请人	江苏大学
专利权人	江苏大学	当前专利权人	合肥九州龙腾科技成果转化有限公司
发明人	陈敏、吕涛涛、罗必富、徐东波	第一发明人	陈敏
地址	江苏省镇江市京口区学府路301号	邮编	212013
申请人数量	1	发明人数量	4
申请人所在省	江苏省	申请人所在市	江苏省镇江市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

摘要

本发明涉及过渡金属钒酸盐，特指一种制备CdS/Bi4V2O11异质结光催化剂的方法。本发明采用两步溶剂热法低温合成了CdS/Bi4V2O11异质结光催化剂，同时调节不同的硫化镉和钒酸铋摩尔比例，通过光催化降解罗丹明B(RhB)这种常见的有机染料来考察所制备的光催化剂的催化活性，通过捕获实验及ESR技术探究其催化机理。

摘要附图
说明书附图：图1
说明书附图：图2
说明书附图：图3
说明书附图：图4
说明书附图：图5
说明书附图：图6

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2022-11-25	专利权的转移	登记生效日: 2022.11.11 专利权人由江苏大学变更为合肥九州龙腾科技成果转化有限公司地址由212013 江苏省镇江市京口区学府路301号变更为230000 安徽省合肥市蜀山经济开发区井岗路电商园一期2号楼203
2	2020-06-09	授权
3	2017-10-10	实质审查的生效	IPC(主分类): B01J 27/04 专利申请号: 201710290817.0 申请日: 2017.04.28
4	2017-09-12	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种制备CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的方法，其特征在于，具体步骤如下：称取五水合硝酸铋，将其加入乙二醇溶液中，超声分散；搅拌均匀后按照化学计量比加入偏钒酸铵和尿素，搅拌均匀后用稀氨溶液调节pH为7.5；将悬浮液装于反应釜中，置于180℃烘箱中溶剂热反应24h；将得到的沉淀物洗涤、干燥后得到Bi4V2O11；称取Bi4V2O11放入乙二醇溶液中，搅拌均匀后加入相同物质的量的乙酸镉和硫代乙酰胺，搅拌均匀；将得到的悬浮液装入反应釜中，并置于100℃的烘箱中反应24h; 待反应釜冷却后，将沉淀物收集，经洗涤、干燥后即可得到CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂；异质结复合光催化剂中， CdS和与Bi4V2O11的摩尔比为3:1；所述稀氨溶液的浓度为质量浓度为14%。

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及过渡金属钒酸盐，特指一种以偏钒酸铵、五水合硝酸铋、尿素、氨水、硫代乙酰胺、乙酸镉和乙二醇作为原料合成CdS/Bi4V2O11异质结光催化剂的方法。其特点在于制备工艺简单，产品具有良好可见光催化活性。技术背景

[0002] 目前，钒酸盐由于其独特的电、光特性被广泛应用于荧光、催化以及激光材料等各个领域。其中，钒酸铋(Bi4V2O11)具有优异的化学和热稳定性，窄的禁带宽度可以响应可见光，因而在光催化领域已经成为近年来研究的热点。 Bi4V2O11作为常见的铋系半导体材料，在结构上主要以三种形式存在：α(单斜晶系)，β(斜方晶系)和γ(正方晶系)，而且在450℃和570℃时存在两相之间的转变。目前制备方法主要为传统的固相法，即在高于570℃的温度下煅烧即可得到具有光催化能力的γ-Bi4V2O11。但是，传统固相法能耗较高，由此法得到的钒酸铋大都具有尺寸大、分散性差、形貌不规则的特点，而且由于Bi4V2O11自身电子空穴易重组，使其具有较低的光催化活性，限制了钒酸铋的实际应用。所以通过低温法制备复合光催化剂来提高此类光催化剂的活性依然是一个富有挑战性的课题。

[0003] 构筑异质结是提高电子和空穴分离效率的重要手段之一。异质结由于特殊的能带结构和载流子传输特性，在光催化反应中可以有效抑制电子和空穴重组，提高光催化剂的催化活性。硫化镉(CdS)由于其窄禁带宽度和较高的导带位置，适用于构筑异质结光催化剂。目前，还没有关于钒酸铋和硫化镉之间的异质结的构筑及将其应用于光催化降解染料的研究。

[0004] 溶剂热法具有能耗低、产物纯度高及产率高等优点。因此，本研究采用两步溶剂热法低温合成了CdS/Bi4V2O11异质结光催化剂，同时调节不同的硫化镉和钒酸铋摩尔比例，通过光催化降解罗丹明B(RhB)这种常见的有机染料来考察所制备的光催化剂的催化活性，通过捕获实验及ESR技术探究其催化机理。

发明内容

[0005] 本发明目的是提供一种两步溶剂热法制备的基于过渡金属钒酸盐的高效光催化剂，实现可见光下光催化降解罗丹明B的异质结复合光催化剂的方法。

[0006] 本发明通过以下步骤实现：

[0007] (1)称取五水合硝酸铋，将其加入乙二醇溶液中，超声分散；搅拌均匀后按照化学计量比加入偏钒酸铵和尿素，搅拌均匀后用稀氨溶液调节pH为7.5；将悬浮液装于反应釜中，置于180℃烘箱中溶剂热反应24h；将得到的沉淀物洗涤、干燥后得到Bi4V2O11；称取Bi4V2O11放入乙二醇溶液中，搅拌均匀后加入相同物质的量的乙酸镉和硫代乙酰胺，搅拌均匀；将得到的悬浮液装入反应釜中，并置于100℃的烘箱中反应24h；待反应釜冷却后，将沉淀物收集，经洗涤、干燥后即可得到CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂。

[0008] 其中CdS和与Bi4V2O11的摩尔比为0.2-7:1。

[0009] 所述稀氨溶液的浓度为质量浓度为14％。

[0010] (2)本发明采用溶剂热法低温合成CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂，能耗较低；所得样品形貌规则，分散性较好。

[0011] (3)本发明制备的CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂有效抑制了光生电子空穴的重组，提高了光催化活性。

[0012] (4)利用X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)等手段对产物进行结构分析；以罗丹明B为目标污染物进行光催化降解实验，通过紫外-可见分光光度计测量吸光度，以评估其光催化活性；并通过捕获实验、ESR技术探究了光催化剂的催化活性提高的机理。

实施方案

[0019] 实施例1CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的制备

[0020] 称取1.2127g五水合硝酸铋，将其加入30ml乙二醇溶液中，超声分散；搅拌均匀后加入0.1463g偏钒酸铵和0.5g尿素，搅拌均匀后用稀氨溶液(14％)调节pH为7.5；将悬浮液装于50ml的反应釜中，置于180℃烘箱中溶剂热反应24h；将得到的沉淀物用去离子水和无水乙醇洗涤各两次，并置于80℃烘箱中干燥12h。将得到的 Bi4V2O11称取0.1114g(0.1mm)加入30ml的乙二醇溶液中，搅拌均匀后加入0.3mm 乙酸镉和0.3mm硫代乙酰胺，搅拌均匀；将得到的悬浮液装入50ml的反应釜，并置于100℃的烘箱中反应24h；待反应釜冷却后，将沉淀物收集，并用去离子水和无水乙醇洗涤各两次，干燥后即可得到最终产物。最后得到(3:1)-CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂。

[0021] 实施例2CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的表征分析

[0022] 如图1所示，复合后的样品均有CdS和Bi4V2O11的特征峰出现，且随着CdS量的增加，CdS的峰逐渐增强。这种结果说明我们成功制备出了不同摩尔比的CdS/ Bi4V2O11异质结复合光催化剂。

[0023] 如图2所示，(a)图中可以看到纯Bi4V2O11为交叉的纳米薄片，(b)图中可以看到CdS纳米颗粒沉积在纯Bi4V2O11的表面。

[0024] 如图3所示，可以看到异质结复合光催化剂的各元素及所占比重。

[0025] 如图5所示，可以看到h+,·O2-和·OH自由基对异质结复合光催化剂的催化活性均产生了重要作用。

[0026] 如图6所示，可以看到异质结复合光催化剂在光照条件下会产生大量的·O2-和·OH自由基。

[0027] 实施例3CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的可见光催化活性实验[0028] (1)配制浓度为10mg/L的罗丹明B，将配好的溶液置于暗处。

[0029] (2)称取100mgCdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂，将其置于光催化反应器中，加入100mL步骤(1)所配好的目标降解液，在黑暗条件下磁力搅拌40min 待复合光催化剂分散均匀后，打开水源，光源，进行光催化降解实验。

[0030] (3)每30min吸取反应器中的光催化降解液，离心后吸取上清液用于吸光度的测量。

[0031] (4)由图4可见所制备的光催化剂具有优异的可见光催化活性，尤其是CdS 与Bi4V2O11的摩尔比为3:1的样品降解罗丹明B活性最好，比纯的Bi4V2O11要高得多。

附图说明

[0013] 图1为所制备的CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂,CdS,Bi4V2O11的XRD衍射谱图。

[0014] 图2为所制备的Bi4V2O11的扫描电镜照片(a)，CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的扫描电镜照片(b)。

[0015] 图3为CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的元素分析谱图。

[0016] 图4为CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂在光照120min内对RhB的降解曲线。

[0017] 图5为(3:1)-CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂对h+,·O2-和·OH自由基的捕获图。

[0018] 图6为(3:1)-CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的ESR谱图。

1一种制备光催化剂氧化铜的方法 2NiO/ZrO2纳米复合光催化剂的制备方法及催化剂的应用 3一种CdS-Aux光催化剂的制备方法 4Ag3PO4/TiOF2复合光催化剂的制备方法 5一种光催化剂、制备方法及其使用方法 6一种光催化剂CNB-BA及其制备方法 7一种复合光催化剂及其制备方法 8一种光催化剂，其制备方法及用途 9一种TiO2-CaIn2O4复合光催化剂的制备方法 10黑磷纳米片/硫化镉光催化固氮催化剂的制备方法和应用