[发明专利]一种非水解溶胶‑凝胶辅助熔盐法制备颗粒状Bi2Zr2O7纳米材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种非水解溶胶-凝胶辅助熔盐法制备颗粒状Bi₂Zr₂O₇纳米材料的方法。

背景技术

锆酸铋(Bi₂Zr₂O₇)属立方面心晶系，属Fd3m空间群结构，属烧绿石型复合氧化物。烧绿石型复合氧化物是一类具有离子导电性、铁电铁磁、催化性等多种物理化学性能的新型无机复合材料，已成为固态物理、材料化学和催化化学等领域的研究热点，特别是其光催化性能日益受到人们的重视。[唐新德，叶红齐，等.烧绿石型复合氧化物的结构、制备及其光催化性能[J].化学进展，2009，21(10):2101-2113.]

钛为锆的同族元素，而烧绿石型钛酸铋(Bi₂Ti₂O₇)光催化材料的研究相对较多。已经报道的文献中，用Fe修饰Bi₂Ti₂O₇光催化材料具有优异的可见光催化性能。[William Ragsdale,Satyajit Gupta,et al.Photocatalytic activity of Fe-modified bismuth titanate pyrochlores:Insights into its stability,photoelectrochemical,and optical responses[J].Applied Catalysis B:Environmental，180(2016):442–450.]据文献报道，因为锆酸铋具有较为合适的禁带宽度(2.59-2.9eV)，所以，其在可见光催化领域有着较大的研究潜力。

目前，对于锆酸铋(Bi₂Zr₂O₇)的制备和性能研究还处于一种初级阶段，已经报道的制备方法为沉淀煅烧法。如Deyong Wu等[D.Wu,T.He,J.Xia,Y.Tan.Preparation and photocatalytic properties of Bi₂Zr₂O₇photocatalyst[J].Material Letters,156(2015):195-197.]以Bi(NO₃)₃·5H₂O和Zr(NO₃)₄·5H₂O为原料，第一阶段采用水热法，制得前驱体沉淀物。经洗涤、干燥、研磨，在600℃条件下煅烧4小时，制得Bi₂Zr₂O₇目标产物。以及S.L.Sorokina等[S.L.Sorokina,A.W.Sleight.NEW PHASES IN THE ZrO₂-Bi₂O₃AND HfO₂-Bi₂O₃SYSTEMS[J].Materials Research Bulletin,1998,33(7):1077-1081.]以Bi(NO₃)₃和Zr(NO₃)₄为原料，用浓硝酸作为溶剂，氨水调pH到中性，搅拌，制得沉淀，将沉淀经洗涤、在95℃下干燥10h、研磨，烧结10h，制得目标产物。以上几种方法制备处理过程复杂，耗能高，周期长。

发明内容

本发明的目的在于提出一种非水解溶胶-凝胶辅助熔盐法制备颗粒状Bi₂Zr₂O₇纳米材料的方法，该方法能够制备出结晶度较高的Bi₂Zr₂O₇纳米晶，反应工艺简单、便于操作，低能耗，低成本，具有广阔的工业应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种非水解溶胶-凝胶辅助熔盐法制备颗粒状Bi₂Zr₂O₇纳米材料的方法，包括以下步骤：