[发明专利]一种固相合成核壳结构的BiWOx复合粉体材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固相合成核壳结构的BiWO_x复合粉体材料的方法，这种核壳结构Bi/WO_x复合粉体材料的壳层为非晶态富氧WO_x，内核为晶态金属Bi。

背景技术

含铋多元金属氧化物是一类重要的半导体功能材料，其中不同计量比的Bi-W-O系半导体功能材料在光催化、微电子陶瓷、非线性光学等领域有广阔的应用前景。微观形貌和结构是影响Bi-W-O系半导体功能材料的重要因素，控制合成不同微观结构的Bi-W-O系复合粉体材料对提高该类材料的综合性能、拓宽其应用领域具有重要的理论和技术价值。

目前制备的Bi-W-O系粉体材料的方法主要有高能球磨法(J.Solid State Chem.，2002，163：479-483)、固相烧结、溶剂热合成法(J.Mater.Chem.C，2013，1：4153-4162)、溅射沉积法、溶胶-凝胶法等。常见的产物为符合化学计量比的Bi₂WO₆(small，2007，3(9)：1618-1625)，或发生一定畸变的萤石型结构，这对于Bi-W-O系半导体材料在光催化领域的应用起到了非常积极的作用。但是，这种产物的结构对于拓宽Bi-W-O系半导体材料在微电子陶瓷和非线性光学领域的应用存在一定程度的制约。

发明内容

本发明的目的是提供一种固相合成核壳结构的BiWO_x复合粉体材料的方法，其工艺流程短、操作简单，产量和产率较高，并且制备的BiWO_x复合粉体性能优异。

一种固相合成核壳结构的BiWO_x复合粉体材料的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

（1）将球磨介质装入球磨罐中；

（2）将Bi₂O₃微粉和WO₃微粉加入步骤（1）的球磨罐中；

（3）继续在球磨罐中加入无水乙醇，然后盖上球磨罐盖子；

（4）将球磨罐固定在球磨机上，进行球磨；

（5）球磨反应后，将所得反应产物洗涤，在低于260℃的温度下干燥，即得到目标核壳结构Bi/WO_x复合粉体材料。

步骤（1）和（2）中的球料比，即研磨介质的总质量：Bi₂O₃和WO₃混合物料的总质量为15～80：1。

步骤（2）中Bi₂O₃物质的量mol：WO₃物质的量mol为0.5～2：1。

步骤（2）中Bi₂O₃微粉的粒径不超过100μm。

步骤（3）中加入无水乙醇的体积不超过球磨罐总体积的3%。

步骤（4）中控制球磨机的自转转速为400-650r/min，公转转速为180-400r/min。

步骤（5）中球磨反应时间为2-30h。

步骤（5）中洗涤是指依次用蒸馏水、无水乙醇清洗。

本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：1、本发明所得核壳结构Bi/WO_x复合粉体材料，经XRD和HRTEM测定，产物为近球形颗粒，其中壳层为非晶态富氧WO_x，内核为晶态六方相金属铋（见图2，3，4）。2、本发明以Bi₂O₃和WO₃微粉为起始原材料，在密闭环境中进行，过程中无其他杂质接入，经XRD测定无其他杂质峰出现，纯度较高，且形貌均一（见图2，3）。3、本发明制备工艺流程短，操作简单，环境友好，产率高达95%以上。4、本发明所得核壳结构Bi/WOx复合粉体材料具有优异的介电性能，当频率为60KHz，典型核壳结构Bi/WOx复合粉体材料的相对介电常数约为15。

附图说明

图1是本发明的工艺过程流程图；

图2是本发明（实施例1）制备的核壳结构Bi/WO_x复合粉体材料FESEM（场发射扫描电子显微镜）照片；

图3是本发明（实施例6）制备的核壳结构Bi/WO_x复合粉体材料的TEM（高分辨透射电子显微镜）照片；

图4本发明（实施例5）制备的核壳结构Bi/WO_x复合粉体材料XRD（X-射线衍射）图谱。

具体实施方式