[发明专利]一种室温固相化学法合成磷酸铋纳米粒子的方法

说明书

本发明的目的在于提供一种室温固相化学法合成磷酸铋纳米粒子的制备方法，该方法通过使用廉价的原料：固体铋盐和固体磷酸盐作为反应物，采用简单的操作过程，在室温下通过固相‑固相直接化学反应合成磷酸铋纳米粒子。本发明提供的制备磷酸铋纳米粒子的方法成本低、操作简便、时间短、易于实现大批量生产的特点，使本发明具有极为广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种室温固相化学法合成磷酸铋纳米粒子的方法。

背景技术

磷酸铋（BiPO4）有三种晶型：单斜相、单斜相独居石结构和六方相结构。三种晶型中，阳离子Bi3+与氧原子形成八配位结构，P5+与氧原子四配位，Bi和P原子构成氧多面体间隔排列，其比例是1：1。根据Slater等人的报道，BiPO4不同晶相之间可以互相转化，六方相结构BiPO4在300oC以上即可转化为独居石结构的BiPO4，独居石结构的BiPO4在600oC以上即可转化为单斜相的BiPO4，而单斜相的BiPO4在常温下会缓慢的转化为独居石结构的BiPO4。其中最稳定的是独居石结构的BiPO4。

BiPO4自身是一种催化剂，它能促进很多有机化学反应的发生，比如将醇氧化成为醛，将氰水解成为氨基化合物，将丙烯氧化聚合成为苯等。此外，磷酸铋还是一种具有很高光催化活性的新型非金属含氧酸盐催化剂，在紫外光照射下对有机物的降解具有比较好的效果。其光催化降解亚甲基蓝和甲基橙的速率：独居石型磷酸铋>单斜磷酸铋>六方磷酸铋。

目前，纳米材料由于其小的粒子尺寸，大的比表面积展现出远优于本体材料的优异特性。纳米磷酸铋的合成方法主要有水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法等，这些方法合成过程复杂，成本高，产率低。因此，选择一种简单易行的制备方法，制备磷酸铋具有十分重要的意义。固相化学合成法不使用溶剂，具有高选择性、高产率、工艺过程简单等优点，已经成为合成纳米材料的一种重要方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室温固相化学法合成磷酸铋纳米粒子的制备方法，该方法通过使用廉价的原料，采用简单的操作过程，经固相化学反应合成出磷酸铋纳米粒子。

本发明用固体铋盐和磷酸盐作为反应物，在室温下通过固相化学反应合成磷酸铋纳米粒子。

本发明所述的铋盐为硝酸铋、硫酸铋和氯化铋中的一种或多种；磷酸盐为磷酸铵、磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：以固相化学反应为基础，采用廉价易得的原料，通过简单的固相化学反应，制得磷酸铋纳米粒子。制备方法具有操作简单，成本低，时间短，产品产率高，环境友好，易于实现大批量生产等特点，使得本发明具有极为广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步阐述。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，基于本发明的原理对本发明所做出的各种改动或修改同样落入本发明权利要求书所限定的范围。

实施例一：

准确称量0.01mol硝酸铋研细，再加入0.01mol磷酸铵后快速研磨，随着研磨的进行，混合物由白色糊状变为白色细状的粉末，继续研磨40min确保反应的充分进行，产物用水、乙醇洗涤，得到磷酸铋纳米粒子。

实施例二：

准确称量0.01mol硝酸铋研细，再加入0.01mol磷酸钠后快速研磨，随着研磨的进行，混合物由白色糊状变为白色细状的粉末，继续研磨40min确保反应的充分进行，产物用水、乙醇洗涤，得到磷酸铋纳米粒子。

实施例三：

准确称量0.01mol硝酸铋研细，再加入0.01mol磷酸钾后快速研磨，随着研磨的进行，混合物由白色糊状变为白色细状的粉末，继续研磨40min确保反应的充分进行，产物用水、乙醇洗涤，得到磷酸铋纳米粒子。