[发明专利]一种改善铋铁钛类氧化物纳米粉体团聚的方法

说明书

本发明提供了一种改善铋铁钛类氧化物纳米粉体团聚的方法，包括：a)将铋铁钛类氧化物纳米粉体与酸液混合，得到悬浮液；b)将所述悬浮液密封静置或密封搅拌，得到混合液；c)将所述混合液超声分散，得到分散液；d)将所述分散液离心、洗涤和冷冻干燥，得到分散产物。采用本发明的方法能够有效改善铋铁钛类氧化物粉体的团聚问题，并且不会破坏铋铁钛类氧化物颗粒的晶体结构和形貌，能够获得单分散性良好的铋铁钛类氧化物纳米颗粒。

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，特别涉及一种改善铋铁钛类氧化物纳米粉体团聚的方法。

背景技术

铋铁钛类氧化物是一类单相的具有层状钙钛矿晶体结构的化合物，通式为Bi_m+1Fe_m-3Ti₃O_3m+3(m≤10)，其同时具有极化有序、磁化有序及宽光谱响应等多种性能。另外，该类氧化物还作为一类新兴的多功能光催化剂而被广泛关注，其相比于传统光催化剂具有如下独特优势：①具有良好的太阳光光谱吸收性；②内部的自发极化有助于光生载流子的分离而使光催化性能提高；③其室温磁性使其能够从反应液中分离后循环使用，有利于节约资源，避免二次污染。2008年，王文中等报道了Bi₅FeTi₃O₁₅的可见光光催化降解有机染料；陆亚林等报道了Co掺杂的Bi₇Fe₃Ti₃O₂₁可见-近红外辐射下的罗丹明B染料光降解，且实现了从高温粘度溶液中的磁性分离和回收。然而，进一步提高铋铁钛类氧化物的光催化活性仍是当前研究的重点。

光催化活性不仅取决于材料的结构形貌，也受到纳米颗粒分散性的影响。由于纳米颗粒的小尺寸效应等因素，颗粒表面活性高而易团聚，导致有效比表面积降低、反应活性位点减少；另外，铋铁钛类氧化物具有铁磁有序性，在液相法(如水热法、共沉淀法、溶胶凝胶法即微乳液法等)从下而上的晶粒生长过程中，晶粒之间存在磁性吸引力，会进一步加剧纳米小尺寸效应引起的团聚现象。众所周知，粉体的团聚严重制约着材料的表观性能，尤其是对于以固-液反应体系为主的光催化反应。因此，降低甚至抑制粉体颗粒团聚，对于提高光催化性能具有重要意义。

现有技术中，在改善铋铁钛类氧化物粉体的团聚问题时通常是在制备产物过程中通过改变制备条件如改变前驱体浓度、反应温度及时间、PH值、表面活性剂、洗涤干燥方式等来改善，其中，最主要的是在液相合成过程中加入有机表面活性剂或阻挡剂，这些表面活性剂选择性的吸附在晶粒表面，由于空间位阻效应，扩大了晶粒之间的距离，理论上可以在合成时控制团聚现象；但据目前文献报道，在实际应用时，即使使用表面活性剂也难以抑制粉体颗粒的团聚；另外，就算在合成时团聚现象有一定改善，随后将氧化物粉体颗粒从液相中分离收集的过程中，由于纳米小尺寸效应等复杂诱因，还会再次出现团聚现象。因此，对于铋铁钛类氧化物纳米粉体，在合成过程及颗粒收集过程中，均难以通过调控实验条件来改善团聚问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改善铋铁钛类氧化物纳米粉体团聚的方法，采用本发明的方法能够有效改善铋铁钛类氧化物粉体中纳米颗粒的团聚问题，获得单分散性良好的铋铁钛类氧化物纳米颗粒。

本发明提供了一种改善铋铁钛类氧化物纳米粉体团聚的方法，包括以下步骤：

a)将铋铁钛类氧化物纳米粉体与酸液混合，得到悬浮液；

b)将所述悬浮液密封静置或密封搅拌，得到混合液；

c)将所述混合液超声分散，得到分散液；

d)将所述分散液离心、洗涤和冷冻干燥，得到分散产物。

优选的，所述步骤a)中，所述酸液为乙酸溶液或盐酸溶液。

优选的，所述步骤a)中，所述酸液的浓度为0.1％～3％。