[发明专利]一种以微波幅射加热合成钼酸铋八面体纳米颗粒的方法

说明书

技术领域

一种以微波幅射加热合成钼酸铋Bi_3.2Mo_0.8O_7.5八面体纳米颗粒的方法，属于纳米材料和催化材料技术领域。

背景技术

自发现二氧化钛在经紫外光照射后可以催化分解水产生氢气和氧气，在随后的光催化性能研究中，还发现光催化剂可以催化降解有机物，光催化功能材料在解决全球面临的能源危机和废水废气等环境污染治理方面表现出的优越性能，激励了人们不断的开发和研究新型的高效光催化材料。光催化的过程能耗少，可以直接利用太阳光的能源，转化为新能源或者可彻底矿化有机污染物，解决人类在能源和环境方面所面临的问题。目前关于光催化纳米材料的研究，大多数集中在二氧化钛或者二氧化钛的改性方面，但是由于二氧化钛能带较宽，对可见光的响应能力差，其应用前景受到一定的限制。研究制备具有可见光响应能力的新型高效光催化材料，不仅能充分利用太阳光的能源，还能提高光催化剂的催化效率。铋复合氧化物具有层状晶体结构，是一类具有可见光响应性质的光催化材料，具有潜在的应用前景。因此，本发明选择简单易操作的微波幅射加热法，通过温和的水热反应制备得到分散稳定且具有可见光响应性能的钼酸铋纳米颗粒。

发明内容

本发明的目的是提供一种可应用于可见光光催化降解有机物的钼酸铋纳米颗粒的制备方法，制备得到稳定的具有可见光响应性能的纳米颗粒。

本发明的技术方案：一种以微波幅射加热合成钼酸铋Bi_3.2Mo_0.8O_7.5八面体纳米颗粒的方法，以五水硝酸铋为铋源，通过超声清洗仪分散在水溶液中，浓度为0.4-0.5mol/L，然后加入0.25mol/L的钼酸钠溶液，使铋源和钼源的摩尔量之比为2：1，调节混合溶液的pH值至8-9，搅拌30分钟后，将混合溶液倒入石英反应容器中，用去离子水将混合溶液体积稀释2-3倍，并在室温条件下继续搅拌10-20分钟；将石英反应容器用盖密封压实后，放入微波反应仪进行微波幅射，温度设定为120-180℃，时间为10分钟，反应结束后，将反应容器自然冷却至室温；反应后的液体经过离心、过滤后，得到的白色沉淀物，再依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤至少三次后，置于50℃真空干燥箱中干燥5小时以待检测用，得到具有八个表面的钼酸铋纳米颗粒。

所制得的钼酸铋Bi_3.2Mo_0.8O_7.5八面体纳米颗粒作为光催化剂，在可见光照射下，用于有机废物的降解、处理废气废水、汽车尾气净化领域。

其反应方程式如下：

通过X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线光电子能谱(XPS)、紫外分光光度计等表征方法，表明制备得到的Bi_3.2Mo_0.8O_7.5纳米颗粒为钼酸铋，钼酸铋纳米颗粒的XRD衍射花样（见图1）中的所有衍射峰都可以被指标为立方相的Bi_3.2Mo_0.8O_7.5，晶胞参数a = b = c = 5.654 ?，与标准卡片JCPDS 77-0301完全吻合。在所得产物的XRD花样图中，没有观察到任何的杂质峰，所有特征衍射峰都非常尖锐且强度明显，制备得到的Bi_3.2Mo_0.8O_7.5纳米颗粒产物纯度高、具有良好的结晶性。

本发明的有益效果：本发明采用温和的水热反应，制备得到了钼酸铋Bi_3.2Mo_0.8O_7.5纳米颗粒，颗粒分散性能好，不易聚集，对太阳光中的可见光光波段具有响应性能，具有很好的光催化活性能力，可用于有机废物的降解、处理废气废水、净化环境等方面，广泛应用于汽车尾气净化、工业污水处理等领域。与传统的光催化剂相比，本发明制备的特殊形态的钼酸铋纳米颗粒，具有更高的比表面积，扩大了光波的吸收范围，具有更好的热稳定性，所得钼酸铋纳米颗粒回收率高，重复利用性好。

制备过程在微波反应仪中进行，反应条件温和，方法简单易行，反应时间短。所得催化用钼酸铋Bi_3.2Mo_0.8O_7.5纳米颗粒无需复杂的后处理，经离心除去反应介质后，分散在水溶液或涂附在固体界面上即可，合成的钼酸铋纳米颗粒分布均匀，粒径大小在50～200nm之间，分散稳定。