本发明专利技术公开了一种基于碳酸氧铋或氧化铋纳米管的材料的制备方法，包括：第一步，将硝酸铋溶解在稀硝酸中或将硝酸铋溶解在分散有氧化石墨烯的稀硝酸溶液中，均匀搅拌，得到第一反应溶液；第二步，在第一反应溶液中逐滴加入氨水，直至第一反应溶液与氨水混合生成的体系的酸碱度调至碱性，得到第二混合液；第三步，将第二混合液在含CO2气氛或不含CO2气氛中搅拌，得到基于碳酸氧铋或氧化铋纳米管的材料。本发明专利技术得到的材料为碳酸氧铋纳米管、氧化铋纳米管、石墨烯基碳酸氧铋纳米管或石墨烯基氧化铋纳米管，可用于光催化降解、杀菌、吸附、气体传感、能量存储和制药等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，尤其涉及碳酸氧铋纳米管、氧化铋纳米管、石墨烯基碳酸氧铋纳米管或石墨烯基氧化铋纳米管及其制备方法。
技术介绍
铋是元素周期表中最重要的稳定金属元素，位于金属和非金属交界处，具有特殊的理化性质，无毒且具有不致癌特性，被称为绿色金属。碳酸氧铋又称碱式碳酸氧铋、次碳酸铋，是一种白色粉末，化学式为Bi202C03。碳酸氧铋不仅仅用于医药工业的收敛剂、X射线诊断遮光剂、治疗胃炎十二指肠溃疡/急性黏膜渗透性胃炎/细菌性痢疾/腹泻/肠炎等，同时还可以作为搪瓷助熔剂、珠光塑料添加剂、陶瓷玻璃添加剂、抗菌材料、光催化材料。氧化铋，是一种浅黄色粉末，化学式为Bi203，主要用于电子陶瓷粉体材料、电解质材料、光电材料、超导材料，还可用作有机合成催化剂、特种玻璃、化纤品阻燃剂和环保电池的添加剂。石墨烯是由六方排列的碳原子组成的具有单原子厚度的二维片层，具有比表面积大、导电导热性能高、机械性能强等优异性能。中国专利(CN101817555A)公开了一种具有多级结构的碳酸氧铋微米花材料及其制备方法，首先将硝酸铋溶解在稀硝酸里面，然后将其逐滴加入过量的碳酸钠溶液中，得到具有多级结构的碳酸氧铋微米花。中国专利(CN102275987A)公开了一种纳微米级板片碳酸氧铋材料及其制备方法，首先将五水硝酸铋溶解在尿素水溶液中，再将得到的混合溶液在压强高于3MPa、温度为100-200°C的条件下保温1_4小时，得到纳微米板片碳酸氧铋。目前还没有碳酸氧祕纳米管结构的专利公开发表。Chem.Commun.，2006，2265-2267发表了一种将柠檬酸铋、尿素在乙二醇中利用回流的方法观察得到的碳酸氧铋纳米管的结构；Chem.Eur.J.2012，16491发表了一种将硝酸铋、尿素在乙二醇溶液中利用溶剂热条件制备的碳酸氧铋纳米管的结构。然而，这些方法制备条件复杂、可控性低、成本高。氧化铋的生产方法有固相法和液相法。固相法主要包括化学气相法和等离子法。在氧气中高温氧化熔融的金属铋，生成氧化铋块体后再粉碎；采用等离子体加热技术生产微米级氧化铋必须具备微波再生皿和真空装置，投资和能耗大。液相法主要包括水解法、沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法。水解法通过控制水解条件来合成氧化物颗粒，将金属铋溶于硝酸，生成硝酸铋溶液，加入过量的氢氧化钠，在强碱条件下使硝酸铋水解，煅烧生成氧化铋；硝酸铋与碳酸氢铵沉淀生成碳酸氧铋，煅烧生成氧化铋。Journal of MaterialsScience 36(2001)297-299报道了一种用多羟基醇法制备纳米氧化铋，该法可以有效阻止颗粒的长大，经该法制备得到的氧化铋颗粒粒径为70-90nm。但这些方法制备的氧化铋多为颗粒结构。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供，该材料为碳酸氧铋纳米管、氧化铋纳米管、石墨烯基碳酸氧铋纳米管或石墨烯基氧化铋纳米管。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于碳酸氧铋或氧化铋纳米管的材料的制备方法，包括以下步骤:第一步，将硝酸铋溶解在稀硝酸中或将硝酸铋溶解在分散有氧化石墨烯的稀硝酸溶液中，均匀搅拌，得到第一反应溶液；第二步，在第一反应溶液中逐滴加入氨水，直至第一反应溶液与氨水混合生成的体系的酸碱度调至碱性，得到第二混合液；第三步，将第二混合液在含C02气氛或不含C0 2气氛中搅拌，得到纳米管。进一步地，在第一步中，硝酸祕的浓度为0.5?5mg/ml ;稀硝酸浓度为0.02?0.05mol/L ;硝酸铋与氧化石墨烯的质量比为50:3?200:1。进一步地，在第二步中，所述碱性为pH值为9?11。进一步地，在第三步中，含0)2气氛为空气中的C02、水中溶解的C02或尿素分解的C02;不含C0 2气氛为惰性气体保护的气氛。进一步地，在第三步中，所述搅拌为在低于水的沸点以下的温度搅拌。优选地，在第三步中，所述搅拌为在60°C的温度下搅拌。进一步地，在第三步中，搅拌的时间为至少12小时。本专利技术还提供了一种由上述任一制备方法得到的基于碳酸氧铋或氧化铋纳米管的材料，该材料为碳酸氧铋纳米管、氧化铋纳米管、石墨烯基碳酸氧铋纳米管或石墨烯基氧化铋纳米管，且管径分布均匀，为开口的纳米管，形貌均匀，结晶度高，比较面积大。进一步地，上述制备方法得到的纳米管的直径约为5纳米，纳米管的长度为10纳米?10微米。本专利技术还提供了一种上述任一种纳米管的用途。本专利技术的纳米管可广泛用于光催化降解、杀菌、吸附、气体传感、能量存储和制药。本专利技术的基于碳酸氧铋或氧化铋纳米管的材料的制备方法与现有的碳酸氧铋和氧化铋的合成技术相比具有以下优点:(1)实现了在小于水沸点温度下使用硝酸铋、氨水在水相体系中采用一锅法制备得到纳米管结构的产物，即碳酸氧铋纳米管或氧化铋纳米管，并且在加入氧化石墨烯的条件下制备得到石墨烯基碳酸氧铋纳米管或氧化铋纳米管。该制备方法反应条件温和，设备简单易操作，成本低；(2)所得的碳酸氧铋纳米管、氧化铋纳米管、石墨烯基碳酸氧铋纳米管或石墨烯基氧化铋纳米管的管径分布均匀，为开口纳米管，形貌均匀，结晶度高，比表面积大。在制药、杀菌、吸附、光催化降解、气体传感、能量存储等方面都具有广阔的应用前景。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。【附图说明】图1是本专利技术的实施例1制备所得的碳酸氧铋纳米管的扫描电镜图；图2是本专利技术的实施例1制备所得的碳酸氧铋纳米管的透射电镜图；图3是本专利技术的实施例2制备所得的氧化铋纳米管的扫描电镜图；图4是本专利技术的实施例2制备所得的氧化铋纳米管的透射电镜图；图5是本专利技术的实施例3制备所得的石墨烯基碳酸氧铋纳米管的扫描电镜图；图6是本专利技术的实施例3制备所得的石墨烯基碳酸氧铋纳米管的透射电镜图；图7是本专利技术的实施例4制备所得的石墨烯基氧化铋纳米管的扫描电镜图；图8是本专利技术的实施例4制备所得的石墨烯基氧化铋纳米管的透射电镜图；图9是本专利技术的实施例1制备的碳酸氧铋纳米管和实施例3制备的石墨烯基碳酸氧铋纳米管的X射线衍射图；图10是本专利技术的实施例2制备的氧化铋纳米管和实施例4制备的石墨烯基氧化铋纳米管的X射线衍射图；图11是实施例5中的还原石墨烯、商业碳酸氧铋、碳酸氧铋纳米管和石墨烯基碳酸氧铋纳米管对X-3B燃料的光催化降解效果图。【具体实施方式】本专利技术的一个较佳实施例提供了一种基于碳酸氧铋或氧化铋纳米管的材料的制备方法，包括以下步骤:第一步，将硝酸铋溶解在稀硝酸中或将硝酸铋溶解在分散有氧化石墨烯的稀硝酸溶液中，均匀搅拌，得到第一反应溶液；其中，硝酸铋的浓度为0.5?5mg/ml ;稀硝酸浓度为0.02?0.05mol/L ;硝酸铋与氧化石墨烯的质量比为50:3?200:1 ;第二步，在第一反应溶液中逐滴加入氨水，直至第一反应溶液与氨水混合生成的体系的酸碱度调至碱性，即pH值为9?11，得到第二混合液；第三步，将第二混合液在含C02气氛或不含C02气氛中、在低于水的沸点以下的温度(优选为60°C)下搅当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于碳酸氧铋或氧化铋纳米管的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将硝酸铋溶解在稀硝酸中或将所述硝酸铋溶解在分散有氧化石墨烯的稀硝酸溶液中，均匀搅拌，得到第一反应溶液；第二步，在所述第一反应溶液中逐滴加入氨水，直至所述第一反应溶液与所述氨水混合生成的体系的酸碱度调至碱性，得到第二混合液；第三步，将所述第二混合液在含CO2气氛或不含CO2气氛中搅拌，得到所述纳米管。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯新亮，吴东清，汤艳萍，杨重庆，麦亦勇，张帆，黄涛，井凡，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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