主要晶相特性
钒酸铋有多种晶相,不同晶相用途差异明显。其中单斜相钒酸铋光电性能出色,常用作染料敏化太阳能电池的光阳极材料;正交型钒酸铋在可见光下制氧活性高,450nm 处量子效率达 9%,适合光催化制氧等场景;四方相的 Bi₃VO₇高光催化稳定性,适配长期运行的催化场景,而四方晶系的部分钒酸铋还可作为黄色颜料使用。
核心应用领域
环保颜料领域:作为无毒颜料可替代含铅、镉的有毒黄色颜料,因色泽鲜艳,在 555nm(黄绿区)处人眼感受性最高,遮盖力和耐候性强,广泛用于涂料、油墨、塑料、橡胶着色,还适配汽车面漆、建筑涂料等高性能需求场景。同时也能用于交通标志、邮政设施等需高辨识度的场景,甚至可应用于食品、玩具等对安全性要求高的领域。
光催化与环保领域:窄禁带宽度(2.4 - 2.8eV)使其能响应可见光,可降解染料、农药等有机污染物,还能杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌及病毒,也可分解空气中苯、甲醛、TVOC 等有毒物质;此外在光解水制氢、光催化 CO₂还原为烯烃燃料等能源转化领域也有应用潜力。
光电与电子领域:单斜相钒酸铋可用作染料敏化太阳能电池的光阳极材料,提升光电转换效率;还可作为水氧化和氧还原催化剂用于燃料电池及电解水产氢,同时也在探索作为锂离子电池负极材料以改善循环稳定性。另外其光电特性还适合制造高灵敏度的化学与生物传感器。
主流制备工艺
水溶液复分解 - 煅烧法:工业上常用工艺,以硝酸铋与钒酸钠(或偏钒酸铵)为原料,经水溶液复分解反应生成沉淀,再通过过滤、洗涤后,在 400 - 600℃下煅烧提纯得到成品;若添加钼酸钠等原料,经苛性钠沉淀无定型氧化物,600℃左右煅烧还可得到 BiVO₄/Bi₂MoO₆复合颜料粒子。
溶胶 - 凝胶法:主要用于制备高端产品,该方法制得的钒酸铋粒径均匀(1 - 5μm),纯度能达到 99.5% 以上,光学性能更优,适配对品质要求高的光电、精细颜料等领域。
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