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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-12
(45)【発行日】2024-04-22
(54)【発明の名称】酸化型光触媒の調製方法
(51)【国際特許分類】
B01J 35/39 20240101AFI20240415BHJP
B01J 37/30 20060101ALI20240415BHJP
B01J 37/10 20060101ALI20240415BHJP
B01J 23/22 20060101ALI20240415BHJP
B01J 35/40 20240101ALI20240415BHJP
【ＦＩ】
B01J35/39
B01J37/30
B01J37/10
B01J23/22 M
B01J35/40
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022506927
(86)(22)【出願日】2021-11-03
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-14
(86)【国際出願番号】 CN2021128416
(87)【国際公開番号】W WO2023019749
(87)【国際公開日】2023-02-23
【審査請求日】2022-02-02
(31)【優先権主張番号】202110947556.1
(32)【優先日】2021-08-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】522046210
【氏名又は名称】台州学院
(73)【特許権者】
【識別番号】522046221
【氏名又は名称】台州市生物医化産業研究院有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100084375
【弁理士】
【氏名又は名称】板谷 康夫
(74)【代理人】
【識別番号】100125221
【弁理士】
【氏名又は名称】水田 愼一
(74)【代理人】
【識別番号】100142077
【弁理士】
【氏名又は名称】板谷 真之
(72)【発明者】
【氏名】韓得満
(72)【発明者】
【氏名】陳偉
【審査官】山本 吾一
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０８３２５５１６（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９４３３１８５（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｊ
ＣＡＰｌｕｓ／Ｒｅｓｉｓｔｒｙ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
厚さが０．１～２ｎｍであるＢｉ２ＷＯ
６
ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドを混合して、Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得るステップと、前記Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液と厚さが０．１～１ｎｍであるＩｎＶＯ ４ ナノシートを混合してイオン交換させて、酸化型光触媒を得るステップとを含み、前記酸化型光触媒はＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５ ナノシートであり、
前記Ｂｉ２ＷＯ ６ ナノシートとＩｎＶＯ ４ ナノシートのモル比は１：１～６であることを特徴とする酸化型光触媒の調製方法。
【請求項2】
前記Ｂｉ２ＷＯ
６
ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドの使用量比は、１ｍｍｏｌ：８０～１００ｍＬであることを特徴とする請求項１に記載の調製方法。
【請求項3】
前記Ｂｉ２ＷＯ
６
ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドの混合方式は撹拌であり、前記撹拌の回転数は３００～８００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の調製方法。
【請求項4】
前記イオン交換の温度は２０～３０℃であり、時間は１．５～２ｈであることを特徴とする請求項１に記載の調製方法。
【請求項5】
前記Ｂｉ２ＷＯ
６
ナノシートの調製方法は、
Ｂｉ（ＮＯ ３ ） ３ ・５Ｈ ２ Ｏ、Ｎａ ２ ＷＯ ４ ・２Ｈ ２ Ｏ、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム及び水を混合して水熱反応させて、Ｂｉ ２ ＷＯ ６ ナノシートを得ることを含み、
前記Ｂｉ（ＮＯ ３ ） ３ ・５Ｈ ２ ＯとＮａ ２ ＷＯ ４ ・２Ｈ ２ Ｏのモル比は２：１であることを特徴とする請求項１に記載の調製方法。
【請求項6】
前記水熱反応の温度は１２０～２００℃であり、時間は１２～２４ｈであることを特徴とする請求項５に記載の調製方法。
【請求項7】
前記ＩｎＶＯ
４
ナノシートの調製方法は、
Ｎａ ３ ＶＯ ４ 、ＩｎＣｌ ３ 、濃硝酸及び水を混合して水熱反応させて、ＩｎＶＯ ４ ナノシートを得ることを含み、
前記Ｎａ ３ ＶＯ ４ とＩｎＣｌ ３ のモル比は１：１であることを特徴とする請求項１に記載の調製方法。
【請求項8】
前記水熱反応の温度は１２０～１８０℃であり、時間は１２～２４ｈであることを特徴とする請求項７に記載の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光触媒技術の分野に関し、より具体的には、酸化型光触媒及びその調製方法に関する。
【0002】
本発明は、光触媒技術の分野に関し、より具体的には、酸化型光触媒の調製方法に関する。
【背景技術】
【0003】
光触媒は、汚染物質の鉱化分解を実現し、クリーンで効率的な汚染物質分解技術である。汚染物質の光触媒分解過程は、主に、スーパーオキシドアニオンラジカル、ヒドロキシルラジカル及び光生成正孔などの活性種に依存する。Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５は、一般的な酸化型光触媒として、バンドギャップが狭く、可視光下で汚染物質を酸化及び分解する能力がある。しかしながら、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５は、伝導帯及び価電子帯の位置が低いため、通常はスーパーオキシドアニオンラジカルを生成できず、汚染物質の光触媒分解に光生成正孔及びヒドロキシルラジカルしか使用できない。したがって、その酸化分解能力は、ある程度制限される。
【0004】
活性種の生成は、光触媒の表面状態と密接な関係があり、酸素空孔の構築は、光触媒の表面状態を調整する新規な技術的手段であり、汚染物質の光触媒分解過程で形成された活性種の種類及び濃度を増加させることができる。現在、酸素空孔を構築する主な方式は、まず酸素空孔を含まないＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートを調製し、次に還元性雰囲気（Ｈ２又はＣＯ）を使用して熱還元を行うことであるが、Ｈ２又はＣＯなどの還元ガスを使用するため、設備への要求が極めて高く、操作条件も非常に厳しくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来技術における問題を解決するために、本発明は、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシート光触媒の調製方法を提供する。本発明は、穏やかな反応条件及び簡単な操作で、イオン交換法によって酸素空孔を含むＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートを調製することに成功した。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決手段を提供する。
【0007】
本発明は、酸化型光触媒の調製方法を提供し、
厚さが０．１～２ｎｍであるＢｉ２ＷＯ ６ ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドを混合して、Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得るステップと、
前記Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液と厚さが０．１～１ｎｍであるＩｎＶＯ ４ ナノシートを混合してイオン交換させて、酸化型光触媒を得るステップとを含み、前記酸化型光触媒はＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５ ナノシートであり、
前記Ｂｉ２ＷＯ ６ ナノシートとＩｎＶＯ ４ ナノシートのモル比は１：１～６である。
厚さが０．１～２ｎｍであるＢｉ２ＷＯ ６ ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドを混合して、Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得るステップと、
前記Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液と厚さが０．１～１ｎｍであるＩｎＶＯ ４ ナノシートを混合してイオン交換させて、酸化型光触媒を得るステップとを含み、前記酸化型光触媒はＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５ ナノシートであり、
前記Ｂｉ２ＷＯ ６ ナノシートとＩｎＶＯ ４ ナノシートのモル比は１：１～６である。
【0008】
好ましくは、前記Ｂｉ２ＷＯ
６
ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドの使用量比は、１ｍｍｏｌ：８０～１００ｍＬである。
【0009】
好ましくは、前記Ｂｉ２ＷＯ
６
ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドの混合方式は撹拌であり、前記撹拌の回転数は３００～８００ｒｐｍである。
【0010】
好ましくは、前記イオン交換の温度は２０～３０℃であり、時間は１．５～２ｈである。
【0013】
本発明はさらに、上記技術的解決手段に記載のＢｉ２ＷＯ
６
ナノシートの調製方法を提供し、
Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム及び水を混合して水熱反応させて、Ｂｉ２ＷＯ ６ ナノシートを得ることを含み、
前記Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２ＯとＮａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏのモル比は２：１である。
Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム及び水を混合して水熱反応させて、Ｂｉ２ＷＯ ６ ナノシートを得ることを含み、
前記Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２ＯとＮａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏのモル比は２：１である。
【0014】
好ましくは、前記水熱反応の温度は１２０～２００℃であり、時間は１２～２４ｈである。
【0015】
好ましくは、前記ＩｎＶＯ
４
ナノシートの調製方法は、
Ｎａ３ＶＯ４、ＩｎＣｌ３、濃硝酸及び水を混合して水熱反応させて、ＩｎＶＯ ４ ナノシートを得ることを含み、
前記Ｎａ３ＶＯ４とＩｎＣｌ３のモル比は１：１である。
Ｎａ３ＶＯ４、ＩｎＣｌ３、濃硝酸及び水を混合して水熱反応させて、ＩｎＶＯ ４ ナノシートを得ることを含み、
前記Ｎａ３ＶＯ４とＩｎＣｌ３のモル比は１：１である。
【0016】
好ましくは、前記水熱反応の温度は１２０～１８０℃であり、時間は１２～２４ｈである。
【0017】
本発明は、酸化型光触媒の調製方法を提供し、Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドを混合して、Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得るステップと、前記Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液とＩｎＶＯ４極薄ナノシートを混合してイオン交換させて、前記酸化型光触媒を得るステップとを含み、前記酸化型光触媒はＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートであり、前記Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートとＩｎＶＯ４極薄ナノシートのモル比は１：１～６である。本発明は、ＤＭＦを溶媒とし、Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートとＩｎＶＯ４極薄ナノシートのＤＭＦ溶媒における溶解度の違いにより、イオン交換時にＢｉ３＋とＩｎ３＋が等量の物質で交換されず、酸素空孔が発生し、表面に酸素空孔を含むＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施例１～３で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（１：１）極薄ナノシート、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（２：１）極薄ナノシート、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（３：１）極薄ナノシートのＸ線回折パターン。
【図2】実施例５で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（５：１）極薄ナノシートの走査型電子顕微鏡図。
【図3】実施例６で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（６：１）極薄ナノシートのスピン共鳴スペクトル。
【図4】実施例４で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（４：１）極薄ナノシートと市販のＰ２５サンプルの塩酸テトラサイクリン光触媒分解の活性比較図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明は、酸化型光触媒の調製方法を提供し、
Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドを混合して、Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得るステップと、
Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液とＩｎＶＯ４極薄ナノシートを混合してイオン交換させて、前記酸化型光触媒を得るステップとを含み、
前記酸化型光触媒は、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートである。
Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドを混合して、Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得るステップと、
Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液とＩｎＶＯ４極薄ナノシートを混合してイオン交換させて、前記酸化型光触媒を得るステップとを含み、
前記酸化型光触媒は、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートである。
【0020】
本発明において、特に断りがない限り、本発明で使用される原材料は、好ましくは市販の製品である。
【0021】
本発明は、Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドを混合して、Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得る。
【0022】
本発明において、前記Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートの厚さは、好ましくは０．１～２ｎｍである。本発明において、前記Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートは、好ましくは、
Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム及び水を混合して水熱反応させて、Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートを得ることによって調製される。
Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム及び水を混合して水熱反応させて、Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートを得ることによって調製される。
【0023】
本発明において、前記水は、好ましくは脱イオン水である。
【0024】
本発明において、前記Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏと臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムのモル比は、好ましくは２：１：０．１～０．５、より好ましくは２：１：０．１～０．２である。本発明において、Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏと水の使用量比は２ｍｍｏｌ：５０～１００ｍＬ、好ましくは２ｍｍｏｌ：７５ｍＬである。
【0025】
本発明において、Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートを調製する過程で、前記混合方式は、好ましくは撹拌であり、本発明は、撹拌の回転数を具体的に限定せず、材料を均一に混合すればよい。前記混合時間は、好ましくは５０～７０ｍｉｎ、より好ましくは６０ｍｉｎである。
【0026】
本発明において、Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートを調製する過程で、前記水熱反応の温度は、好ましくは１２０～２００℃、より好ましくは１２０～１５０℃であり、前記水熱反応の時間は、１２～２４ｈ、より好ましくは１２～１５ｈである。本発明の実施例において、前記水熱反応は、具体的には１００ｍＬの水熱釜で行うことが好ましい。
【0027】
前記水熱反応後、本発明は、好ましくは、得られた水熱反応系を順次遠心分離、乾燥及び粉砕することをさらに含む。本発明において、前記遠心分離、乾燥及び粉砕の操作及びパラメータを具体的に限定せず、当業者に周知の操作を使用すればよい。
【0028】
本発明において、前記Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドの使用量比は、好ましくは１ｍｍｏｌ：８０～１００ｍＬ、より好ましくは１ｍｍｏｌ：９０～１００ｍＬである。本発明において、前記Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートとＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドの混合方式は、好ましくは撹拌であり、前記撹拌の回転数は、好ましくは３００～８００ｒｐｍ、より好ましくは５００ｒｐｍである。
【0029】
Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得た後、本発明は、前記Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液とＩｎＶＯ４極薄ナノシートを混合してイオン交換させて、前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートを得る。
【0030】
本発明において、前記ＩｎＶＯ４極薄ナノシートの厚さは、好ましくは０．１～１ｎｍである。本発明において、前記ＩｎＶＯ４極薄ナノシートは、好ましくは、
Ｎａ３ＶＯ４、ＩｎＣｌ３、濃硝酸及び水を混合して水熱反応させて、ＩｎＶＯ４極薄ナノシートを得ることによって調製される。
Ｎａ３ＶＯ４、ＩｎＣｌ３、濃硝酸及び水を混合して水熱反応させて、ＩｎＶＯ４極薄ナノシートを得ることによって調製される。
【0031】
本発明において、前記Ｎａ３ＶＯ４は、好ましくはＮａ３ＶＯ４水溶液の形態で使用され、前記ＩｎＣｌ３は、好ましくはＩｎＣｌ３水溶液の形態で使用される。
【0032】
ＩｎＶＯ４極薄ナノシートを調製する過程で、前記Ｎａ３ＶＯ４とＩｎＣｌ３のモル比は、好ましくは１：１である。ＩｎＶＯ４極薄ナノシートを調製する過程で、前記濃硝酸の濃度は、好ましくは８ｍｏｌ／Ｌであり、前記Ｎａ３ＶＯ４と濃硝酸の使用量比は、１ｍｍｏｌ：２００～２５０μＬである。
【0033】
ＩｎＶＯ４極薄ナノシートを調製する過程で、前記水熱反応の温度は、好ましくは１２０～１８０℃、より好ましくは１８０℃であり、前記水熱反応の時間は、好ましくは１２～２４ｈ、より好ましくは１２ｈである。本発明の実施例において、前記水熱反応は、具体的には５０ｍＬの水熱釜で行うことが好ましい。
【0034】
本発明において、前記Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートとＩｎＶＯ４極薄ナノシートのモル比は１：１～６である。
【0035】
本発明において、前記Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液とＩｎＶＯ４極薄ナノシートの混合方式は、好ましくは磁気撹拌である。
【0036】
本発明において、前記イオン交換の温度は、２０～３０℃である。本発明において、前記イオン交換の時間は、１．５～２ｈ、より好ましくは２ｈである。本発明において、イオン交換が混合過程で発生するため、イオン交換の時間は混合時間である。
【0037】
前記イオン交換後、本発明は、好ましくは、得られたイオン交換系を固液分離し、得られた固体を順次乾燥及び粉砕して、前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートを得ることをさらに含む。
【0038】
本発明において、前記固液分離の方式は、好ましくは遠心分離であり、本発明は、前記遠心分離を具体的に限定せず、当業者に周知の操作及びパラメータを使用すればよい。本発明において、前記乾燥の温度は、好ましくは５０～６０℃であり、前記乾燥の時間は、好ましくは２～６ｈ、より好ましくは３～５ｈである。本発明において、前記粉砕を具体的に限定せず、当業者に周知の操作及びパラメータを使用すればよい。本発明において、前記粉砕の目的は、粒子が均一に分散した製品を得ることである。
【0039】
本発明に記載のＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートは、汚染物質である塩酸テトラサイクリン、メチルオレンジ又はローダミンＢを分解するために使用することができる。
【0040】
本発明において、前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートによる汚染物質の分解方法は、好ましくは、
前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートを、分解する汚染物質を含む溶液に分散させて、吸着処理を行い、吸着が完了した後に光照射処理を行うステップを含む。
前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートを、分解する汚染物質を含む溶液に分散させて、吸着処理を行い、吸着が完了した後に光照射処理を行うステップを含む。
【0041】
具体的には、塩酸テトラサイクリンを分解する場合、前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートの応用は、好ましくは以下のパラメータを含み、すなわち、前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートの塩酸テトラサイクリンにおける濃度は、好ましくは０．５～３０ｍｇ／Ｌであり、前記吸着処理の時間は、好ましくは０．５～２ｈである。
【0042】
メチルオレンジを分解する場合、前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートの応用は、好ましくは以下のパラメータを含み、すなわち、前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートのメチルオレンジ溶液における濃度は、好ましくは０．５～１０ｍｇ／Ｌであり、前記吸着処理の時間は、好ましくは０．５～２ｈであり、前記光照射処理の光源は、好ましくはキセノンランプ光源である。
【0043】
ローダミンＢを分解する場合、前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートの応用は、好ましくは以下のパラメータを含み、すなわち、前記Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートのローダミンＢ溶液における濃度は、好ましくは０．５～１０ｍｇ／Ｌであり、前記吸着処理の時間は、好ましくは０．５～２ｈであり、前記光照射処理の光源は、好ましくは可視光光源である。
【0044】
以下では具体的な実施例を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【0045】
実施例１
０．９７ｇのＢｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ、０．３３ｇのＮａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ、０．０５ｇの臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム及び７５ｍＬの脱イオン水を混合し、６０ｍｉｎ撹拌し、次に得られた混合液を１００ｍＬの水熱釜に移して水熱反応させ、水熱反応の温度は１２０℃であり、時間は２４ｈであり、その後、水熱反応で得られた系を順次遠心分離、乾燥及び粉砕して、Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートを得る。
Ｎａ３ＶＯ４水溶液、ＩｎＣｌ３水溶液及び濃硝酸を混合し（Ｎａ３ＶＯ４水溶液中のＮａ３ＶＯ４の質量は０．１８４ｇ、脱イオン水の質量は２０ｇ、ＩｎＣｌ３水溶液中のＩｎＣｌ３質量は０．１８４ｇ、脱イオン水の質量は１０ｇ、濃硝酸の使用量は２００μＬ）、次に混合液を５０ｍＬの水熱釜に移して水熱反応させ、水熱反応の温度は１８０℃であり、反応時間は１２ｈであり、その後、水熱反応で得られた系を順次遠心分離、乾燥及び粉砕して、ＩｎＣｌ３極薄ナノシートを得る。
上記で調製した１ｍｍｏｌのＢｉ２ＷＯ６極薄ナノシートと１００ｍＬのＤＭＦを混合して、Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得て、次にＢｉ２ＷＯ６懸濁液に１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを加え、室温で２ｈ磁気撹拌し、その後、順次遠心分離、乾燥（乾燥の温度は６０℃、時間は３ｈ）及び粉砕して、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（１：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＡを得る。
０．９７ｇのＢｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ、０．３３ｇのＮａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ、０．０５ｇの臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム及び７５ｍＬの脱イオン水を混合し、６０ｍｉｎ撹拌し、次に得られた混合液を１００ｍＬの水熱釜に移して水熱反応させ、水熱反応の温度は１２０℃であり、時間は２４ｈであり、その後、水熱反応で得られた系を順次遠心分離、乾燥及び粉砕して、Ｂｉ２ＷＯ６極薄ナノシートを得る。
Ｎａ３ＶＯ４水溶液、ＩｎＣｌ３水溶液及び濃硝酸を混合し（Ｎａ３ＶＯ４水溶液中のＮａ３ＶＯ４の質量は０．１８４ｇ、脱イオン水の質量は２０ｇ、ＩｎＣｌ３水溶液中のＩｎＣｌ３質量は０．１８４ｇ、脱イオン水の質量は１０ｇ、濃硝酸の使用量は２００μＬ）、次に混合液を５０ｍＬの水熱釜に移して水熱反応させ、水熱反応の温度は１８０℃であり、反応時間は１２ｈであり、その後、水熱反応で得られた系を順次遠心分離、乾燥及び粉砕して、ＩｎＣｌ３極薄ナノシートを得る。
上記で調製した１ｍｍｏｌのＢｉ２ＷＯ６極薄ナノシートと１００ｍＬのＤＭＦを混合して、Ｂｉ２ＷＯ６懸濁液を得て、次にＢｉ２ＷＯ６懸濁液に１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを加え、室温で２ｈ磁気撹拌し、その後、順次遠心分離、乾燥（乾燥の温度は６０℃、時間は３ｈ）及び粉砕して、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（１：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＡを得る。
【0046】
実施例２
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを２ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（２：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＢを調製したことのみにある。
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを２ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（２：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＢを調製したことのみにある。
【0047】
実施例３
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを３ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（３：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＣを調製したことのみにある。
本発明は、実施例１～３で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（１：１）極薄ナノシート、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（２：１）極薄ナノシート、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（３：１）極薄ナノシートに対してＸ線回折特性評価を行い、特性評価結果は図１に示すとおりである。図１から分かるように、実施例１～３で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５は、高純度相の特性を有し、不純物相が存在せず、対応する標準ＰＤＦカードはＪＣＰＤＳ Ｎｏ．４７－０７３３である。本発明に記載の技術的解決手段により、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートの調製に成功した。
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを３ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（３：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＣを調製したことのみにある。
本発明は、実施例１～３で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（１：１）極薄ナノシート、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（２：１）極薄ナノシート、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（３：１）極薄ナノシートに対してＸ線回折特性評価を行い、特性評価結果は図１に示すとおりである。図１から分かるように、実施例１～３で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５は、高純度相の特性を有し、不純物相が存在せず、対応する標準ＰＤＦカードはＪＣＰＤＳ Ｎｏ．４７－０７３３である。本発明に記載の技術的解決手段により、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートの調製に成功した。
【0048】
実施例４
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを４ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（４：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＤを調製したことのみにある。
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを４ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（４：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＤを調製したことのみにある。
【0049】
実施例５
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを５ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（５：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＥを調製したことのみにある。
本発明は、実施例５で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（５：１）極薄ナノシートを走査し、走査型電子顕微鏡図は図２に示すとおりであり、図２から分かるように、実施例５で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（５：１）は、顕著な極薄シート状構造を示す。
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを５ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（５：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＥを調製したことのみにある。
本発明は、実施例５で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（５：１）極薄ナノシートを走査し、走査型電子顕微鏡図は図２に示すとおりであり、図２から分かるように、実施例５で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（５：１）は、顕著な極薄シート状構造を示す。
【0050】
実施例６
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを６ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（６：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＦを調製したことのみにある。
本発明は、実施例６で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（６：１）極薄ナノシートに対してスピン共鳴を行い、スピン共鳴スペクトルを得て、図３を参照して、図３のｇ＝２．００３から、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（６：１）極薄ナノシートに酸素空孔があることが分かる。
また、本発明者はさらに、実施例４で得られたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（４：１）極薄ナノシート及び市販の二酸化チタンＰ２５の塩酸テトラサイクリンに対する触媒効果を試験し、試験方法は、具体的には以下のとおりである。
４０ｍｇのＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５光触媒又は４０ｍｇの市販の二酸化チタンＰ２５を４０ｍＬの濃度５０ｍｇ／Ｌの塩酸テトラサイクリン汚染物質に分散させ、１ｈの吸着処理を行い、吸着が完了した後に光照射し、４００ｎｍフィルタが取り付けられたキセノンランプを用いて可視光をシミュレートし、可視光下での触媒反応を行い、異なる時間にサンプリングし、０．２２μｍ孔径のポリエーテルスルホンフィルタによって触媒を濾過して上澄み液を収集し、且つ紫外可視分光光度計によって異なる光照射時間での汚染物質の濃度変化を検出し、試験結果は図４に示すとおりである。
図４から分かるように、市販のＰ２５に比べて、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（４：１）極薄ナノシートは、塩酸テトラサイクリンの効率的な光触媒分解活性を有し、これは主に本発明に記載のＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシート表面上の酸素空孔の構築により、一方では光吸収を促進でき、他方では吸着および反応の活性部位として機能できるからである。したがって、本発明により調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（４：１）極薄ナノシートは、効率的な光触媒活性を示す。
実施例１との違いは、１ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートを６ｍｍｏｌのＩｎＶＯ４極薄ナノシートに置き換え、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（６：１）と名付けられたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシートＦを調製したことのみにある。
本発明は、実施例６で調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（６：１）極薄ナノシートに対してスピン共鳴を行い、スピン共鳴スペクトルを得て、図３を参照して、図３のｇ＝２．００３から、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（６：１）極薄ナノシートに酸素空孔があることが分かる。
また、本発明者はさらに、実施例４で得られたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（４：１）極薄ナノシート及び市販の二酸化チタンＰ２５の塩酸テトラサイクリンに対する触媒効果を試験し、試験方法は、具体的には以下のとおりである。
４０ｍｇのＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５光触媒又は４０ｍｇの市販の二酸化チタンＰ２５を４０ｍＬの濃度５０ｍｇ／Ｌの塩酸テトラサイクリン汚染物質に分散させ、１ｈの吸着処理を行い、吸着が完了した後に光照射し、４００ｎｍフィルタが取り付けられたキセノンランプを用いて可視光をシミュレートし、可視光下での触媒反応を行い、異なる時間にサンプリングし、０．２２μｍ孔径のポリエーテルスルホンフィルタによって触媒を濾過して上澄み液を収集し、且つ紫外可視分光光度計によって異なる光照射時間での汚染物質の濃度変化を検出し、試験結果は図４に示すとおりである。
図４から分かるように、市販のＰ２５に比べて、Ｂｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（４：１）極薄ナノシートは、塩酸テトラサイクリンの効率的な光触媒分解活性を有し、これは主に本発明に記載のＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５極薄ナノシート表面上の酸素空孔の構築により、一方では光吸収を促進でき、他方では吸着および反応の活性部位として機能できるからである。したがって、本発明により調製されたＢｉ２３Ｖ４Ｏ４４．５（４：１）極薄ナノシートは、効率的な光触媒活性を示す。
【0051】
以上は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、なお、当業者であれば，本発明の原理から逸脱することなく、いくつかの改良及び修飾を行うことができ、これらの改良及び修飾も本発明の保護範囲とすべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】