[发明专利]一种氯化氧铋纳米花的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及采用溶剂热法制备氯化氧铋纳米花——一种高效的光催化剂的方法。

背景技术：

现有制备氯化氧铋纳米结构材料的方法包括微乳法、水热/溶剂热法、水解法、超声辅助合成和化学气相沉积法等。

美国《物理化学杂志C》(The Journal of Physical Chemistry C，2008年，112卷，第747-753页)报道了以乙二醇为溶剂的溶剂热法来制备氯化氧铋微球，微球直径1-3微米，结构密实，比表面较小。荷兰爱思维尔《应用催化B：环境》(Applied Catalysis B：Environmental，2006年，68卷，第125-129页)报道了水解方法合成氯化氧铋纳米粒子，由小颗粒和较厚的片构成，均匀性较差。美国《无机化学》(Inorganic Chemistry，2005年，44卷，8503-8509页)和英国《化学工程通讯》(CrystEngComm，2009年，11卷，1857-1862页)运用超声辅助方法合成氯化氧铋纳米片，前者结合调节pH值和超声时间得到了不同形貌的氯化氧铋纳米片，后者结合表面活性剂的使用，可得到片状、花状和饼状结构。水热合成方法主要有德国《化学-欧洲杂志》(Chemistry-A European Journal，2005年，11卷，第6519-6524页)报道了水热法合成了氯化氧铋纳米带；英国《纳米技术》(Nanotechnology，2008年，19卷，295705(6pp))报道合成了具有蓝色荧光的氯化氧铋纳米片；荷兰《固态化学杂志》(Journal of Solid State Chemistry，2007年，180卷，2510-2516页)也报道合成了氯化氧铋纳米片；美国《晶体生长与设计》(Crystal Growth & Design，2008年，8卷，第2995-3003页)运用双氧水氧化金属铋在氯化钠水溶液里水热合成了分散均匀的氯化氧铋纳米片，这些纳米片是独立的，没有组装。美国《材料化学》(Chemistry of Materials，2007年，19卷，第366-373页)利用反相微乳液法合成了直径为3-22纳米的氯化氧铋小颗粒；英国《材料化学杂志》(Journal of Materials Chemistry，2007年，17卷，4964-4971页)报道了光致变色透明的聚十二烷丙烯酸酯与氯化氧铋的复合物。美国《材料化学》(Chemistryof Materials，2009年，21卷，247-252页)报道了化学气相沉积法在硅衬底上合成了氯化氧铋纳米带、纳米花和纳米片，这种方法以三氯化金为催化剂，成本高，产量低，不适合大规模生产。英国《纳米技术》(Nanotechnology，2009年，20卷，275702(7pp))用金属铋膜在双氧水和盐酸的混合溶液里制备了氯化氧铋花状结构，这一方法前期的铋薄膜比较难做，需要射频磁控溅射设备，制备的产量也较少，所以难以推广。

发明内容：

本发明的目的是提出一种氯化氧铋纳米花的制备方法，无需使用有机模板和表面活性剂，一步合成，产率高，氯化氧铋纳米片的厚度薄，在合成过程中纳米片自发组装成等级结构的纳米花；本方法制备过程简单、节能，适合工业化生产，得到的氯化氧铋纳米花粒径均匀，比表面大，催化活性高。

本发明氯化氧铋纳米花的制备方法包括：分别称量一定量的铋源前驱物和量取一定体积的溶剂置于高压反应釜内，加搅拌子搅拌0.5小时，充分溶解后，密闭反应釜并置于180摄氏度烘箱内，反应6～12小时后，取出反应釜，自然冷却，用乙醇和蒸馏水各洗涤三次，得到样品。

所述的铋源前驱物为三氯化铋。

所述的溶剂为吡啶、水。

所述的高压反应釜为带聚四氟乙烯内胆的不锈钢自生压力反应釜。

本发明提供了一种吡啶溶剂存在下，制备形貌可控的一步合成氯化氧铋纳米花的方法，无需先行制备模板和使用任何表面活性剂，反应过程温和，易于控制。

本发明中制备的氯化氧铋纳米花为四方结构，呈灰色，带隙为3.54电子伏特，略高于文献报导值3.50电子伏特，用激发波长363纳米光激发，室温荧光在539纳米处，属绿色荧光范围；样品在氮气保护下热稳定性表明，从室温到800摄氏度，样品经历了从氯化氧铋到氧化铋，到铋氧中间体，最后完全转化为三氧化铋。