專利名稱：一種納米光催化劑鎢酸鉍及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光催化劑及其制備方法，特別是一種熔鹽法制備鎢酸鉍納米粉體的方法。
背景技術(shù)：
鎢酸鉍擁有鉍層狀結(jié)構(gòu)，在電介質(zhì)，離子導(dǎo)體，發(fā)光材料中被廣泛研究，而由于其較窄的禁帶寬度，最近在可見(jiàn)光催化領(lǐng)域又弓I起了極高關(guān)注。鎢酸鉍在光照條件下，可催化水的分解制備氫氣和氧氣，也可降解有機(jī)污染物。制備結(jié)晶度高，形貌均一，顆粒細(xì)小的鎢酸鉍粉體對(duì)提高其光催化性能有著極其重要的作用。目前，制備鎢酸鉍的方法主要有水熱/溶劑熱法，臨界態(tài)回流法，溶膠凝膠法，球磨法等。Wenzhong Wang小組用水熱法在160°C下制備出了鶴酸秘花狀結(jié)構(gòu)(L.S.Zhang,ff.Z.Wang and H.L.Xu, Journal of Materials Chemistry, 17(2007):2526-2532)。另外，他們以自制碳納米球?yàn)槟０?，以乙二醇為溶劑，用臨界態(tài)回流法制備出了大量尺寸均一的鶴酸秘籠狀納米顆粒(M.Shang, ff.Z.Wang and H.L.Xu, Crystal Growth &Design, 9 (2009): 991-996)。Gaoke Zhang等以硝酸鉍和鎢酸銨為原料，檸檬酸為絡(luò)合齊U，制備出了具優(yōu)秀光催化性能的鎢酸鉍粉體(G.K.Zhang, F.Lu, Μ.Li, J.L.Yang,X.Y.Zhang and B.B.Huang, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 71(2010)579-582)。 M.Maczka等以鶴酸鈉和硝酸秘為原料,通過(guò)機(jī)械研磨得到無(wú)定形的前驅(qū)物，對(duì)前驅(qū)物進(jìn)行處理后，可得到鶴酸秘納米片(M.Maczka, A.F.Fuentes and J.Hanuza,Materials Chemistry and Physics, 120 (2010) 289-295)。水熱法要求反應(yīng)容器耐高壓，在工業(yè)生產(chǎn)中較難實(shí)現(xiàn)；回流法和溶膠一凝膠法需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行后續(xù)熱處理以除去雜質(zhì)，易造成晶粒長(zhǎng)大；而球磨法需較高的溫度，且所制得的產(chǎn)品純度相對(duì)較低。關(guān)于用熔融鹽法制備鎢酸鉍的方法還沒(méi)有相關(guān)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品性能優(yōu)異的鎢酸鉍納米粉體及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種納米光催化劑鎢酸鉍，所述的鎢酸鉍為層狀結(jié)構(gòu)。—種納米光催化劑鎢酸鉍的制備方法，具體包括以下步驟:
第一步:將KNO3或NaNO3和LiNO的混合物放入坩堝中加熱熔融，保溫；
第二步:將Bi (NO3) 3.5H20和Na2WO4.2H20混合放在研缽中研磨均勻；
第三步:在攪拌情況下，將第二步所得混合物加入第一步所得熔融鹽中升溫，進(jìn)行熔融鹽反應(yīng)；
第四步:將第三步所得產(chǎn)物用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，在低于80°C下干燥，制得納米鎢酸鉍粉末。
第一步中所述的混合鹽中KNO3或NaNO3和LiNO的物質(zhì)的量的比為(0.5-5):1 ;所述的加熱溫度為140-180°C、保溫時(shí)間為1-5小時(shí)。第二步中所述的Bi (NO3) 3.5H20和Na2WO4.2H20的物質(zhì)的量的比為(2 8):1。第二步中所述的Bi (NO3)3.5H20 =Na2WO4.2H20:混合鹽=(2_8):1: (5 10)。第三步中所述的熔融鹽反應(yīng)的溫度是150-300°C，時(shí)間為4-24小時(shí)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出效果:(1)原料簡(jiǎn)單。本發(fā)明以硝酸鉍和鎢酸鈉為原料，以硝酸鉀或硝酸鈉和硝酸鋰作為熔融鹽體系，能制備出大量的納米鎢酸鉍粉體。(2)工藝簡(jiǎn)單。不需經(jīng)過(guò)前處理和后處理，工藝極為簡(jiǎn)單，易于操作，可調(diào)控性強(qiáng)，對(duì)反應(yīng)體系壓力無(wú)要求，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。(3)純度高，結(jié)晶度好。(4)晶粒細(xì)小。
(5)由于光催化活性與催化劑的尺寸、結(jié)晶度、形貌等有密切關(guān)系，可推測(cè)該產(chǎn)品有良好的光催化活性。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。圖2本發(fā)明實(shí)施例2制備的納米鎢酸鉍粉體的XRD圖。圖3本發(fā)明實(shí)施例3制備的納米鎢酸鉍粉體的SEM圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1中，本發(fā)明一種制備光催化劑鎢酸鉍的方法，包括以下具體步驟:
一、將KN03/LiN03或NaN03/LiN03混合鹽按物質(zhì)的量的比(0.5_5 ):1混合，加熱至140-180°C，保溫 1-5 小時(shí)；:4fBi(N03)3*5H20和Na2WO4.2Η20按物質(zhì)的量的比為(2 8):1混合放在研缽中研磨均勻；
三、在攪拌情況下，將第二步所得混合物加入第一步所得熔融鹽中，在150-30(TC下進(jìn)行4-24h的熔融鹽反應(yīng)；
四、將第三步所得產(chǎn)物用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，在低于80°C下干燥，制得納米鎢酸鉍粉末。實(shí)施例1
稱取 IOmmBi (NO3) 3.5H20 和 5mmNa2W04.2H20 置于研缽中研磨。稱取 5.24gKN03 和2.63gLiN03置于坩堝中，加熱至140°C熔融，保溫5小時(shí)。將研磨所得Bi (NO3)3.5H20和Na2WO4.2H20的混合物在攪拌條件下加入坩堝中，升溫至150°C保溫，反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將最終產(chǎn)物用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌5-8次，在80°C干燥8小時(shí)，制得鎢酸鉍粉體。實(shí)施例2
稱取 IOmmBi (NO3) 3.5H20 和 5mmNa2W04.2H20 置于研缽中研磨。稱取 5.24gKN03 和2.63gLiN03置于坩堝中，加熱至140°C熔融，保溫4小時(shí)。將研磨所得Bi (NO3)3.5H20和Na2WO4.2H20的混合物在攪拌條件下加入坩堝中，升溫至240°C保溫，反應(yīng)8小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將最終產(chǎn)物用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌5-8次，在80°C干燥8小時(shí)，制得鎢酸鉍粉體。所得樣品經(jīng)過(guò)XRD測(cè)定為純的斜方相鎢酸鉍，沒(méi)有其他雜質(zhì)峰(見(jiàn)圖2)。
實(shí)施例3
稱取 IOmmBi (NO3) 3.5H20 和 5mmNa2W04.2H20 置于研缽中研磨。稱取 5.24gKN03 和2.63gLiN03置于坩堝中，加熱至140°C熔融，保溫3小時(shí)。將研磨所得Bi (NO3)3.5H20和Na2WO4.2H20的混合物在攪拌條件下加入坩堝中，升溫至200°C保溫，反應(yīng)15小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將最終產(chǎn)物用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌5-8次，在80°C干燥8小時(shí)，制得鎢酸鉍粉體。所得到的鎢酸鉍納米片厚度在30-50納米之間，長(zhǎng)和寬為500-1000納米(見(jiàn)圖3)。實(shí)施例4
稱取 IOmmBi (NO3) 3.5H20 和 5mmNa2W04.2H20 置于研缽中研磨。稱取 5.24gKN03 和2.63gLiN03置于坩堝中，加熱至160°C熔融，保溫2小時(shí)。將研磨所得Bi (NO3)3.5H20和Na2WO4.2H20的混合物在攪拌條件下加入坩堝中，升溫至180°C保溫，反應(yīng)20小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將最終產(chǎn)物用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌5-8次，在80°C干燥8小時(shí)，制得鎢酸鉍粉體。實(shí)施例5
稱取 IOmmBi (NO3) 3.5H20 和 5mmNa2W04.2H20 置于研缽中研磨。稱取 3.54gNaN03 和3.34gLiN03置于坩堝中，加熱至180°C熔融，保溫2小時(shí)。將研磨所得Bi (NO3)3.5H20和Na2WO4.2H20的混合物在攪拌條件下加入坩堝中，升溫至300°C保溫，反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將最終產(chǎn)物用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌5-8次，在80°C干燥8小時(shí)，制得鎢酸鉍粉體。實(shí)施例6
稱取 IOmmBi (NO3) 3.5H20 和 5mmNa2W04.2H20 置于研缽中研磨。稱取 8.50gNaN03 和8.0OgLiNO3置于坩堝中，加熱至160°C熔融，保溫I小時(shí)。將研磨所得Bi (NO3)3.5H20和Na2WO4.2H20的混合物在攪拌條件下加入坩堝中，升溫至200°C保溫，反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將最終產(chǎn)物用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌5-8次，在80°C干燥8小時(shí)，制得鎢酸鉍粉體。
權(quán)利要求
1.一種納米光催化劑鎢酸鉍的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟: 第一步:將KNO3或NaNO3和LiNO的混合物放入坩堝中加熱熔融，保溫； 第二步:將Bi (NO3) 3.5H20和Na2WO4.2H20混合放在研缽中研磨均勻； 第三步:在攪拌情況下，將第二步所得混合物加入第一步所得熔融鹽中升溫，進(jìn)行熔融鹽反應(yīng)； 第四步:將第三步所得產(chǎn)物用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，在低于80°C下干燥，制得納米鶴Ife秘粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米光催化劑鎢酸鉍的制備方法，其特征在于第一步中所述的混合鹽中KNO3或NaNO3和LiNO的物質(zhì)的量的比為(0.5-5):1 ;所述的加熱溫度為140-180°C、保溫時(shí)間為1-5小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米光催化劑鎢酸鉍的制備方法，其特征在于第二步中所述的Bi (NO3) 3.5H20和Na2WO4.2H20的物質(zhì)的量的比為(2 8):1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米光催化劑鎢酸鉍的制備方法，其特征在于第二步中所述的 Bi (NO3) 3.5H20 =Na2WO4.2H20:混合鹽=(2-8):1: (5 10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米光催化劑鎢酸鉍的制備方法，其特征在于第三步中所述的熔融鹽反應(yīng)的溫度是150-300°C，時(shí)間為4-24小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用熔鹽法制備納米鎢酸鉍的方法。該方法采用硝酸鉍和鎢酸鈉為原料，以硝酸鉀/硝酸鈉和硝酸鋰作為熔融鹽體系，將原料混合后加入到在坩堝中熔融的鹽的體系中，反應(yīng)得到納米級(jí)的鎢酸鉍粉體。該方法可以實(shí)現(xiàn)原料在分子尺度上的均勻混合，可以制得純度較高的鎢酸鉍粉體。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝流程短、操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J23/31GK103157461SQ201310116789
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者王雄, 藍(lán)燕, 林穎, 李柳 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)