一种碳酸氧铋微米球的制备方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种碳酸氧铋微米球的制备方法，将钛酸四丁酯、五水硝酸铋与水混合得到悬浮液，五水硝酸铋与钛酸四丁酯的摩尔比为11～13:8～10；再向悬浮液中滴加KOH溶液，得到前驱体溶液；所述前驱体溶液中KOH浓度为0.4～0.6mol/L，五水硝酸铋浓度为0.1～0.2mol/L；将前驱体溶液在210～230℃下水热反应23～25h，再经后处理得到所述的碳酸氧铋微米球。制备得到的碳酸氧铋微米球表面粗糙，平均直径为1～3μm。碳酸氧铋对有毒有机污染物的降解效果明显，在环境治理方面有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种碳酸氧铋微米球的制备方法，将钛酸四丁酯、五水硝酸铋与水混合得到悬浮液，五水硝酸铋与钛酸四丁酯的摩尔比为11～13:8～10；再向悬浮液中滴加KOH溶液，得到前驱体溶液；所述前驱体溶液中KOH浓度为0.4～0.6mol/L，五水硝酸铋浓度为0.1～0.2mol/L；将前驱体溶液在210～230℃下水热反应23～25h，再经后处理得到所述的碳酸氧铋微米球。制备得到的碳酸氧铋微米球表面粗糙，平均直径为1～3μm。碳酸氧铋对有毒有机污染物的降解效果明显，在环境治理方面有着广阔的应用前景。【专利说明】一种碳酸氧铋微米球的制备方法及产品
本专利技术涉及无机非金属材料的制备方法，尤其涉及一种碳酸氧铋微米球的制备方法及广品。
技术介绍
近年来，以半导体氧化物为催化剂的多相光催化技术已成为一种理想的环境污染治理技术以及光照水解制氢等方面的应用得到了极为广泛的研究。其中，二氧化钛因其对化学和生物的惰性、高稳定性、无毒性和低成本等优点，被认为是最具有潜在应用价值的半导体光催化剂。但是二氧化钛的两个固有缺陷限制了它的实际应用=(I)T12的带隙较宽，只能被波长为小于386.5nm的紫外线激发；(2)T12中光激发产生的电子与空穴容易复合，导致其光量子效率极低，极大地影响其光催化活性。 多元复合金属氧化物因其结构和电子结构的多样性，有可能同时具备相应可见光激发的能带结构和高的光生载流子移动性，被作为潜在地高效光催化材料得到了广泛研究。半导体光催化已经被广泛应用到水分解和有毒污染物降解等方面，而铋系化合物材料由于其较高的光催化活性已经成为研究的一个热点。大多铋系氧化物材料属于层状Aurivillius型化合物,其结构特点为(Bi2O2)2+层与阴离子层交错排列的特点。 碳酸氧铋，又称碱式碳酸铋，化学式为Bi2O2CO3，其结构也是由(Bi2O2)2+层与CO广层交错排列而成。具有层状结构的Sillen层状Bi类复合氧化物Bi2O2CO3因其具有独特的电子结构、较强的可见光吸收能力以及对有多种机物较高的降解能力而受到研究者的广泛关注。 为了更好地利用碳酸氧铋的光催化性能降解性能，研究人员开发了多种形貌的碳酸氧铋光催化材料，现有的碳酸氧铋材料多为立方体形、多面体形、纳米条状或无规则形状，关于球状结构的钛酸氧铋的报道还较为少见。且该类方法多以柠檬酸铋作为铋源，以有机溶剂作为溶剂制备得到，采用有机溶剂作为溶剂容易引起碳酸氧铋纳米粒子的团聚，导致分散性能下降。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水热法制备碳酸氧铋微米球的方法，通过对原料的用量及水热反应条件的精确调控，获得了表面粗糙，平均直径为I?3 μ m的碳酸氧铋微米球，制备工艺简单、可控。 一种碳酸氧铋微米球的制备方法，包括以下步骤: I)将钛酸四丁酯、五水硝酸铋与水混合得到悬浮液，五水硝酸铋与钛酸四丁酯的摩尔比为11?13:8?10 ； 2)向步骤I)悬浮液中滴加KOH溶液，得到前驱体溶液； 所述前驱体溶液中KOH的浓度为0.4?0.6mol/L,五水硝酸铋的浓度为0.1?0.2mol/L ； 3)步骤2)得到的前驱体溶液在210?230°C下水热反应23?25h，再经后处理得到所述的碳酸氧铋微米球。 本专利技术中的水热反应在以聚四氟乙烯内胆，不锈钢套件密闭的反应釜中进行，作为优选，将所述的前驱体溶液加入反应爸后，反应爸的填充度为30?80%。 为保证反应釜的填充度为30?80%，可向滴加完KOH溶液的悬浮液中加入水，调节至所需体积，得到前驱体溶液。 作为优选， 所述前驱体溶液中KOH的浓度为0.5mol/L,五水硝酸铋的浓度为0.1275mol/L,Bi/Ti摩尔比为4:3。 步骤3)中，水热反应的后处理过程为: 将反应釜置于空气中自然冷却到室温，取出产物，过滤，依次用去离子水和乙醇清洗，60°C烘干。 本专利技术中采用的五水硝酸铋、钛酸四丁酯、氢氧化钾等化学试剂的纯度均不低于分析纯。 一种根据所述的制备方法得到的碳酸氧铋微米球，所述碳酸氧铋微米球表面粗糙，平均直径为I?3μπι。 与现有技术相比，本专利技术具有如下优点: 本专利技术通过对原料的用量及水热反应条件的精确调控，制备得到了表面粗糙，平均直径为I?3μπι的碳酸氧铋微米球，本专利技术制备过程中不需要添加表面活性剂，减少了产物后续处理过程。此种方法的制备过程简单，易于控制，成本低，易于规模化生产。碳酸氧铋对有毒有机污染物的降解效果明显，在环境治理方面有着广阔的应用前景。 【专利附图】【附图说明】 图1为实施例1制备的碳酸氧铋微米球的X射线衍射(XRD)图谱； 图2为实施例1制备的碳酸氧铋微米球的扫描电子显微镜(SEM)照片。 【具体实施方式】 以下结合实施例进一步说明本专利技术。 实施例1 I)称取5.1mmol钛酸四丁酯，将其滴加到去离子水中，控制钛酸四丁酯的浓度为0.4mol/L。 2)称取6.Smmol五水硝酸铋，将其加入步骤I)制得的悬浮液中，充分搅拌 3)称取0.02mol氢氧化钾，将其溶于到离子水，控制氢氧化钾的浓度为2.0moI/L,搅拌至少30分钟。 4)在搅拌状态下，将步骤3)所制备的氢氧化钾溶液以每分钟30滴的速率逐滴加入到步骤2)所制备的悬浊液中，经过充分的搅拌和超声震荡分散。 5)将步骤4)所制备的悬浊液加入到反应釜内胆中。用去离子水调节其体积占反应釜内胆容积的4/5，得到反应前驱体悬浮液。此时，反应前驱体悬浮液中Bi/Ti摩尔比为4:3，Bi3+ 的摩尔浓度为 0.1275mol/L, KOH 的浓度为 0.5mol/L。 6)将装有反应物料体的反应釜内胆密闭于反应釜中，在220°C下保温24小时进行水热处理。然后将反应釜置于空气中自然冷却到室温，取出反应物，过滤，依次用去离子水和乙醇清洗，60°C烘干，得到碳酸氧铋微米球。 实施例2 I)称取5.1mmol钛酸四丁酯，将其滴加到去离子水中，控制钛酸四丁酯的浓度为0.5mol/L。 2)称取6.Smmol五水硝酸铋，将其加入步骤I)制得的悬浮液中，充分搅拌 3)称取0.02mol氢氧化钾，将其溶于到离子水，调节氢氧化钾的浓度为1.8mol/L,搅拌至少30分钟。 4)在搅拌状态下，将步骤3)所制备的氢氧化钾溶液以每分钟40滴的速率逐滴加入到步骤2)所制备的悬浊液中，经过充分的搅拌和超声震荡分散。 5)将步骤4)所制备的悬浊液加入到反应釜内胆中。用去离子水调节其体积占反应釜内胆容积的4/5，得到反应前驱体悬浮液。此时，反应前驱体悬浮液中Bi/Ti摩尔比为4:3，Bi3+ 的摩尔浓度为 0.1275mol/L, KOH 的浓度为 0.5mol/L。 6)将装有反应物料体的反应釜内胆密闭于反应釜中，在230°C下保温23小时进行水热处理。然后将反应釜置于空气中自然冷却到室温，取出反应物，过滤，依次用去离子水和乙醇清洗，60°C烘干，得到碳酸氧铋微米球。 实施例3 I)称取5.1mmol钛酸四丁酯，将其滴加到去离子水中，控制钛酸四丁酯的浓度为0.6mol/L。 2)称取6.Smmol五水硝酸铋，将其加入步骤I)制得的悬浮液中，充分搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸氧铋微米球的制备方法，其特征在于，步骤如下：1)将钛酸四丁酯、五水硝酸铋与水混合得到悬浮液，五水硝酸铋与钛酸四丁酯的摩尔比为11～13:8～10；2)向步骤1)悬浮液中滴加KOH溶液，得到前驱体溶液；所述前驱体溶液中KOH的浓度为0.4～0.6mol/L，五水硝酸铋的浓度为0.1～0.2mol/L；3)步骤2)得到的前驱体溶液在210～230℃下水热反应23～25h，再经后处理得到所述的碳酸氧铋微米球。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，白惠文，邓世琪，沈鸽，韩高荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33