[发明专利]一种光催化材料Bi12TiO20的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于陶瓷材料科学领域，特别涉及采用低温燃烧合成法(LCS)制备一种光催化材料Bi₁₂TiO₂₀。

背景技术：

低温燃烧合成法(LCS)是将金属离子的硝酸盐或其它可溶性盐在络合剂的作用下形成凝胶，凝胶干燥后成为疏松多孔的干胶，干胶一经点燃便能在很短时间内借助外界初始能量进行具有自蔓延性质的燃烧，大量有机组成在短时间内迅速发生氧化-还原反应，并以气体形式放出。这些热量一方面促进反应物之间的质量传输和扩散，有利于反应的进行，同时促进反应过程中生成的碳化物的分解；另一方面迅速传递给与反应物临近的未反应物，使其温度升高从而使得反应得以自维持，因此留下的固态产物必然具有大量孔洞。低温燃烧合成法(LCS)原始产物特有的多孔微结构的形貌特征，可形成比表面积高的超细氧化物粉。采用低温燃烧合成法(LCS)制备Bi₁₂TiO₂₀可避免湿化学法中的高温煅烧过程，节约能源并使得制备过程得以简化，同时制备出的Bi₁₂TiO₂₀粒度分布均匀，颗粒尺寸较小。

发明内容：

本发明目的在于提供一种新的方法制备光催化材料Bi₁₂TiO₂₀，从而简化Bi₁₂TiO₂₀的制备工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

低温燃烧合成法(LCS)制备一种光催化材料Bi₁₂TiO₂₀的主要原料为：Bi(NO₃)₃·5H₂O、(C₄H₉O)₄Ti、C₆H₈O₇·H₂O，添加一定量的CH₄ON₂和NH₄NO₃可以有效地加快凝胶干燥速率，形成疏松多孔干胶，改善干胶的燃烧性能从而提高产率和产物纯度。原料的摩尔比例为：

Bi(NO₃)₃·5H₂O∶(C₄H₉O)₄Ti∶CH₄ON₂∶C₆H₈O₇·H₂O∶NH₄NO₃＝12∶1∶6∶1∶2，

将(C₄H₉O)₄Ti溶于冰醋酸中，配制成溶液L1；按摩尔比例取C₆H₈O₇·H₂O，加入到溶液L1中，搅拌得白色乳浊液，向白色乳浊液中缓慢滴加氨水，调节溶液PH值为6，得澄清溶液L2；按摩尔比例取Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于冰醋酸中，搅拌得澄清溶液L3；将溶液L3缓慢滴加到溶液L2中，再向溶液L2中缓慢滴加氨水，将PH值稳定在4-7之间，搅拌得澄清溶液L4。利用电磁加热搅拌器将水浴温度控制在80-95℃之间，将所得澄清溶液L4置于水浴中搅拌60-90分钟后得透明凝胶凝胶在80-95℃的烘箱中干燥2-5天，得多孔干胶，选用适当助燃剂，通常选用燃烧后无固体残留物且不与干胶发生化学反应的助燃剂如乙醇，将干胶点燃，燃烧产物即为Bi₁₂TiO₂₀粉体。

所述的光催化材料制备方法，在得到溶液L2后，再向溶液L2中缓慢滴加氨水，将溶液L2的PH值稳定在4-7之间，向溶液L2中按摩尔比例加入CH₄ON₂。

所述的光催化材料制备方法，在得到溶液L2后，再向溶液L2中缓慢滴加氨水，将溶液L2的PH值稳定在4-7之间，向溶液L2中按摩尔比例加入CH₄ON₂和NH₄NO₃。

与湿化学法比较，低温燃烧合成法(LCS)借助外界能量进行具有自蔓延性质的燃烧，具有较低的点火分解温度，避免高温煅烧，节约能源保证产物纯度的同时简化了制备工艺。