[发明专利]一种模板法辅助烧结法制备块状Bi2Zr2O7纳米晶的方法

说明书

一种模板法辅助烧结法制备块状Bi₂Zr₂O₇纳米晶的方法，将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶液与Zr(NO₃)₄·5H₂O溶液混合，然后加入模板剂，调节pH值至7～11，在调节过程中不断有白色沉淀产生，滴毕，搅拌均匀，获得悬浮液B；将悬浮液B转移至微波水热罐中，微波反应后，得到白色沉淀，然后热处理，得到块状Bi₂Zr₂O₇纳米晶。本发明中微波水热条件下，有利于缺陷少、取向性好的晶体生成，且容易获得晶粒尺寸小、均匀性好的纳米材料；反应体系前期从微波水热过程中获能也有利于烧结过程中产物的低温合成。本发明制备方法工艺简单，操作性强，制备成本较低，并且制得的产物呈块状形貌，结晶度高，分散性好。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种模板法辅助烧结法制备块状Bi₂Zr₂O₇纳米晶的方法。

背景技术

随着全球工业化的飞速发展，全世界面临着严峻的能源危机和环境污染的挑战，严重威胁着人类社会的可持续发展。Fujishima和Honda在1972年发现了单晶TiO₂能够光催化分解水制氢。随后，科学家们发现以TiO₂为光催化剂降解污水中的有机污染物也具有很好的性能[H.Zhou,et al.Towards highly efficient photocatalysts usingsemiconductor nanoarchitectures. Energy&Environmental Science,5(2012)6732–6743.]。自此，光催化技术逐渐得到广大研究者的关注。

作为一类重要的功能材料，具有烧绿石型结构的锆酸盐在热障涂层、抗热腐蚀和光催化等领域具有广泛而重要的应用。锆酸铋(Bi₂Zr₂O₇)作为这种具有烧绿石结构的锆酸盐，由于研究发现其具有合适的禁带宽度(2.59-2.9eV)，因而锆酸铋是具有研究潜力的可见光响应光催化材料。已经有文献对锆酸铋这种材料的可见光催化性能进行了研究。

目前，已经报道的锆酸铋制备方法为沉淀煅烧法。即采取分析纯的铋盐与锆盐作为原料，在液相的条件下，采用合适的沉淀剂制备出前驱粉体，最后经过煅烧制得最终产物的方法。如Vaishali M.Sharma等[Vaishali M.Sharma,Dipankar Saha,et al.Synthesis,structure, characterization and photocatalytic activity of Bi₂Zr₂O₇under solarradiation[J].RSC Advances, (3)2013,18938–18943.]以及Deyong Wu等[D.Wu,T.He,J.Xia,Y.Tan.Preparation and photocatalytic properties of Bi₂Zr₂O₇photocatalyst[J].Material Letters,156(2015):195-197.]均采用沉淀煅烧法制得目标产物。以上方法制备周期较长，合成温度高，制备产物粒径较大且团聚现象明显。

发明内容

本发明的目的在于提出一种模板法辅助烧结法制备块状Bi₂Zr₂O₇纳米晶的方法，此方法能够制备出尺寸较小的块状Bi₂Zr₂O₇纳米晶，且工艺简单、合成温度低、周期短、重复性好；由于模板剂的应用有利于产物的定向生长和活性面的暴露，所制备的产物具有较为优异的催化性能，具有广阔的发展前景。