[发明专利]一种机械球磨热处理两步法合成三氧化二铋-氧化亚铜纳米复合物的方法

说明书

本发明公开了一种机械球磨热处理两步法合成三氧化二铋‑氧化亚铜纳米复合物的方法，其是将固相原料二水合铋酸钠、碱式碳酸铜和二水合草酸混合后，进行机械球磨固相反应，获得Bi₂O₂CO₃‑Cu₂(OH)_2‑2x(CO₃)_xC₂O₄复合物前驱体；对前驱体进行热处理，即制得目标产物Bi₂O₃‑Cu₂O纳米复合物。本发明采用固体混合，原料室温球磨固相反应和热处理两步法，制备过程简单，易于控制并能大量减少产物粒子的团聚；避免另外添加氧化还原剂、模板剂和溶剂，提高了产物纯度，符合材料绿色化合成的要求，也适合于大规模生产。

技术领域

本发明属于纳米材料及其制备领域，特别涉及一种Bi₂O₃/Cu₂O纳米复合物的制备方法。

背景技术

Cu₂O作为一种重要的p型半导体材料，它的禁带宽度较窄，只有2.0eV左右，因而可以有效的被可见光激发，产生光生载流子，继而引发光催化反应。早在1998年，Cu₂O就被证实可以作为可见光光催化剂将水分解生成氧气和氢气。另外，Cu₂O作为光催化剂还具有无毒、成本低等优点，因而，许多研究者认为Cu₂O在环境治理方面将有很好的应用前景，是一种很有应用潜力的新型半导体光催化剂，有关Cu₂O在可见光条件下光催化性能的研究已经成为当前研究的热点之一。但是Cu₂O作为可见光光催化剂在实际应用过程中也存在着一些不足，一方面是单独的Cu₂O不够稳定，易被氧化；另一方面，和其他半导体类似，Cu₂O也存在着光生电子和空穴容易发生复合从而导致光催化效率较低的问题。当前的研究表明，通过半导体的复合可以较好地解决单一半导体作为光催化剂所存在的电子和空穴容易发生复合的不足。目前，人们已经尝试将Cu₂O和多种半导体进行复合，如TiO₂、ZnO和CuO等。结果证明，复合后的产物比单一的半导体显现出更高的光催化性能。此外，Bi₂O₃是一种n型半导体，其禁带宽度为2.8eV，也具有较好的光催化活性。从理论上讲，Cu₂O和Bi₂O₃形成复合物后，可以有效地降低单一半导体光催化剂的光生电子空穴对的复合。因为Cu₂O的导带比Bi₂O₃的导带高，当二者复合后，光生电子可以从Cu₂O的导带上迁移到Bi₂O₃的导带上，进而可以有效地实现电荷的分离，提高其光催化效率。A.M.Abdulkarem等人以Bi(NO₃)₃、(CH₃COO)₂Cu和NaOH为原料，在乙醇-水的体系中，通过溶剂热法成功制备出花型的Bi₂O₃-Cu₂O复合物。但是，该方法制备出的Bi₂O₃-Cu₂O复合物结晶性不好，需要后续的高温煅烧才能得到结晶良好的产物。同时，这种溶剂热法存在操作繁琐、产物容易团聚、不适合大规模生产的不足，因而找寻更为简单有效的方法来制备Bi₂O₃-Cu₂O复合物，特别是结晶性良好的纳米复合物，将有待于进一步开发研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种过程简单、易于控制、绿色环保的固相机械球磨热处理两步法制备Bi₂O₃-Cu₂O纳米复合物的方法。