一種磷酸鉍納米顆粒光催化材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種磷酸鉍納米顆粒光催化材料的制備方法，屬納米材料與光催化材料【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的特點(diǎn)在于用有機(jī)鉍鹽水解法制備納米顆粒粒徑為20~200納米的磷酸鉍納米顆粒光催化材料。其制備方法為：將有機(jī)鉍鹽溶于油酸或甘油中，加入等摩爾的磷酸鹽，再加入濃鹽酸、水，形成混合均勻的混合溶液；然后在140~200oC溫度下反應(yīng)24~72小時(shí)，離心分離產(chǎn)物，水和乙醇洗滌，干燥后得到磷酸鉍納米顆粒光催化材料。利用本發(fā)明制備出的磷酸鉍納米顆粒光催化材料具有較好的紫外光催化活性。此法制備操作簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)物粒徑小，為光催化劑的理想材料。
【專利說明】一種磷酸鉍納米顆粒光催化材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機(jī)鉍鹽水解制備顆粒狀磷酸鉍納米材料的方法，該納米材料可用于有機(jī)廢水的光催化降解處理。屬納米材料與光催化【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景[0002]磷酸鉍作為一種非金屬含氧酸鹽在離子傳感器、放射性元素共沉淀與分離、有機(jī)催化劑等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，尤其在作為光催化劑領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。鉍鹽系列光催化劑具有光電轉(zhuǎn)換率高、活性高等優(yōu)點(diǎn)，磷酸鹽系列光催化劑中磷酸根離子具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、電子傳輸速度快、電子-空穴復(fù)合率低等優(yōu)點(diǎn)，而磷酸鉍集合了上述優(yōu)點(diǎn)，具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，作為光催化劑材料逐漸被科研人員發(fā)現(xiàn)。
[0003]目前，磷酸鉍的主要制備方法有固相反應(yīng)法、水熱反應(yīng)法、溶劑熱法、回流法、微波法、超聲波輻照法等。其中水熱反應(yīng)法和溶劑熱法占有較重要地位。例如《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》(New Type of BiPO4 Oxy-Acid Salt Photocatalyst with High PhotocatalyticActivity on Degradation of Dye, Environ.Sc1.Technol., 2010, 44, 5570-5574)利用水熱法制備了棒狀磷酸鉍，磷酸鉍棒的尺寸為寬約6(T100納米，長(zhǎng)約300-500納米?！段锢砘瘜W(xué)學(xué)報(bào)》(回流法可控合成BiPO4納米棒及其光催化性能，2013，29，576-584)采用回流法制備出棒狀磷酸鉍，但棒的尺寸較大，且多為六方相和三斜相組成的混合物。《無機(jī)化學(xué)》(One-Dimensional BiPO4Nanorods and Two-Dimensional BiOCl Lamellae:Fast Low-Temperature Sonochemiacl Synthesis, Characterization, and GrowthMechanism, Inorg.Chem., 2005, 44，8503-8509)采用超聲波輻照法，制備出大長(zhǎng)徑比的納米棒，寬約40-60納米，長(zhǎng)約2~5微米?！赌z體與界面科學(xué)雜志》(MicrowaveSynthesis of BiPO4 Nanostructures and Their Morphology-Dependent PhotocatalyticPerformances, 2011, 363，497-503)報(bào)道了利用超聲波輻照法，采用不同的溶劑，制備出顆粒狀、米粒狀和棒狀磷酸鉍。微波、超聲輻照法雖然能制備出不同形貌的磷酸鉍，但在水溶液中只能制備出六方結(jié)構(gòu)的磷酸鉍。且上述方法中的鉍鹽均為無機(jī)鹽，在其與磷酸鹽反應(yīng)時(shí)會(huì)首先生成無定型結(jié)構(gòu)形貌不規(guī)則的大顆粒前驅(qū)體。眾所周知，納米材料的粒徑、尺寸、形貌對(duì)產(chǎn)物的性能具有重要影響，而這些結(jié)構(gòu)有很大程度上取決于其制備方法。因而開發(fā)一種操作簡(jiǎn)單、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、產(chǎn)物粒徑小、光催化活性高的磷酸鉍材料，具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種磷酸鉍納米顆粒光催化材料的制備方法，本發(fā)明提供的磷酸鉍納米顆粒光催化材料具有較好的光催化活性。
[0005]本發(fā)明一種磷酸鉍納米顆粒光催化材料的制備方法，采用如下技術(shù)方案:
a.在磁力攪拌下，將一定量的有機(jī)鉍鹽溶于適量有機(jī)溶劑中，得到均勻溶液；
b.將一定量的磷酸鹽加入到上述溶液中；兩者的摩爾比為:有機(jī)鉍鹽:磷酸鹽=1:1;所述的磷酸鹽為磷酸鈉或磷酸二氫鈉中的任一種；所述的有機(jī)溶劑為油酸、甘油或乙二醇中的任一種；繼續(xù)攪拌以形成均勻混合的溶液；
C.將一定量的濃鹽酸、水滴加到上述溶液中，攪拌30分鐘；
d.將上述混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中密閉14(T200°C反應(yīng)24~72小時(shí)，離心分離，所得產(chǎn)品用去離子水和無水乙醇洗滌；
e.將步驟d所得的產(chǎn)物在60~80°C干燥后，即得到粒徑約20-200納米的磷酸鉍納米顆粒材料。
[0006] 本發(fā)明具有如下特點(diǎn):
該制備操作簡(jiǎn)單、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、產(chǎn)物顆粒粒徑小。采用溶劑熱法，產(chǎn)物形貌重現(xiàn)性好，為功能材料的研究開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。上述小粒徑產(chǎn)物具有較好的紫外光催化活性，對(duì)以羅丹明B為代表的典型有機(jī)污染物具有較好的光催化降解能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的產(chǎn)物的透射電子顯微鏡(TEM)形貌圖。
[0008]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的產(chǎn)物的X射線粉末衍射(XRD)圖譜。
[0009]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的產(chǎn)物在紫外光下催化降解羅丹明B的曲線。
[0010]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的產(chǎn)物的透射電子顯微鏡(TEM)形貌圖。
[0011]圖5為本發(fā)明實(shí)施例3的產(chǎn)物的透射電子顯微鏡(TEM)形貌圖。
[0012]圖6為本發(fā)明實(shí)施例4的產(chǎn)物的透射電子顯微鏡(TEM)形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施敘述于后。
[0014]實(shí)施例1
(1)在磁力攪拌下，將2mmol三苯基秘溶于80 ml油酸中，得到均勻溶液；
(2)將2mmol磷酸二氫鈉加入到上述溶液中，繼續(xù)攪拌以形成混合均勻的溶液；
(3)將0.1 ml濃鹽酸滴加到上述溶液中，攪拌30分鐘；
(4)將上述混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移到100ml容積的內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，將高壓反應(yīng)釜密封后置于烘箱內(nèi)，在140 0C下恒溫反應(yīng)24小時(shí)，自然冷卻到室溫；
(5)從反應(yīng)釜中收集產(chǎn)物，離心分離，分別用用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌；最后在60 0C的干燥箱中烘干12小時(shí)，即得到產(chǎn)物磷酸鉍納米材料。
[0015]將產(chǎn)物分散于無水乙醇中，然后載于銅網(wǎng)、干燥，用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)產(chǎn)物表征觀察，圖1可見產(chǎn)物為顆粒狀，粒徑約為20-50納米。
[0016]實(shí)施例2
(1)在磁力攪拌下，將2mmol檸檬酸鉍溶于80 ml油酸中，得到均勻溶液；
(2)將2mmol磷酸鈉加入到上述溶液中，繼續(xù)攪拌以形成混合均勻的溶液；
(3) 將0.1 ml濃鹽酸滴加到上述溶液中，攪拌30分鐘；
(4)將上述混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移到100ml容積的內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，將高壓反應(yīng)釜密封后置于烘箱內(nèi)，在180 0C下恒溫反應(yīng)24小時(shí)，自然冷卻到室溫；
(5)從反應(yīng)釜中收集產(chǎn)物，離心分離，分別用用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌；最后在80 0C的干燥箱中烘干12小時(shí)，即得到產(chǎn)物磷酸鉍納米材料。
[0017]將產(chǎn)物分散于無水乙醇中，然后載于銅網(wǎng)、干燥，用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)產(chǎn)物表征觀察。圖2可見產(chǎn)物為顆粒狀，粒徑約為30-60納米。
[0018]實(shí)施例3
(1)在磁力攪拌下，將2mmol檸檬酸鉍溶于80 ml乙二醇中，得到均勻溶液；
(2)將2mmol磷酸二氫鈉加入到上述溶液中，繼續(xù)攪拌以形成混合均勻的溶液；
(3)將0.1 ml水滴加到上述溶液中，攪拌30分鐘；
(4)將上述混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移到100ml容積的內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，將高壓反應(yīng)釜密封后置于烘箱內(nèi)，在200 0C下恒溫反應(yīng)72小時(shí)，自然冷卻到室溫；
(5)從反應(yīng)釜中收集產(chǎn)物，離心分離，分別用用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌；最后在60 0C的干燥箱中烘干12小時(shí)，即得到產(chǎn)物磷酸鉍納米材料。
[0019]將產(chǎn)物分散于無水乙醇中，然后載于銅網(wǎng)、干燥，用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)產(chǎn)物表征觀察。圖3可見產(chǎn)物為顆粒狀，粒徑約為100-200納米。
[0020]實(shí)施例4
(1)在磁力攪拌下，將2mmol三苯基秘溶于80 ml甘油中，得到均勻溶液；
(2)將2mmol磷酸鈉加入到上述溶液中，繼續(xù)攪拌以形成混合均勻的溶液；
(3)將上述混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移到100ml容積的內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，將高壓反應(yīng)釜密封后置于烘箱內(nèi)，在160 °C下恒溫反應(yīng)48小時(shí)，自然冷卻到室溫；
(4)從反應(yīng)釜中收集產(chǎn)物，離心分離，分別用用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌；最后在80 0C的干燥箱中烘干12 小時(shí)，即得到產(chǎn)物磷酸鉍納米材料。
[0021]將產(chǎn)物分散于無水乙醇中，然后載于銅網(wǎng)、干燥，用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)產(chǎn)物表征觀察。圖4可見產(chǎn)物為顆粒狀，粒徑約為80-200納米。
【權(quán)利要求】
1.一種磷酸鉍納米顆粒光催化材料的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟: a.在磁力攪拌下，將有機(jī)鉍鹽溶于適量有機(jī)溶劑中，得到均勻溶液； b.將磷酸鹽加入到上述溶液中；兩者的摩爾比為:有機(jī)鉍鹽:磷酸鹽=1:1;所述的有機(jī)鉍鹽為檸檬酸鉍或三苯基鉍中的任一種；所述的磷酸鹽為磷酸鈉或磷酸二氫鈉中的任一種；所述的有機(jī)溶劑為油酸、甘油或乙二醇中的任一種；繼續(xù)攪拌以形成混合均勻的溶液； c.將一定量的濃鹽酸、水滴加到上述溶液中，攪拌30分鐘； d.將上述混合均勻的溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜后14(T2000C反應(yīng)24~72小時(shí)，離心分離，將所得產(chǎn)品用去離子水和無水乙醇洗滌； e.將步驟d所得的產(chǎn)物在6(T80°C燥后，即得到粒徑為20-200nm的磷酸鉍納米顆粒光催化材料。
【文檔編號(hào)】B01J27/186GK103896236SQ201410110373
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】陸文聰, 馬文敬, 張良苗, 趙鑫, 錢娜, 熊攀 申請(qǐng)人:上海大學(xué)