[发明专利]一种室温固相化学反应制备纳米三氧化二铋的方法

说明书

本发明公开了一种室温固相化学反应制备纳米三氧化二铋的方法，其是将固相原料二水合铋酸钠和亚硫酸氢钠混合后，进行球磨固相反应，所得产物经洗涤、离心分离并干燥，即获得目标产物纳米三氧化二铋。本发明采用固体混合，原料室温球磨固相反应，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，特别涉及一种纳米三氧化二铋的制备方法。

背景技术

三氧化二铋(Bi₂O₃)是一种重要的功能材料，应用广泛，它不仅是良好的有机合成催化剂、陶瓷着色剂、塑料阻燃剂、药用收敛剂、玻璃添加剂、高折光玻璃和核工程玻璃制造以及核反应堆的燃料，而且是电子行业中一种重要的掺杂粉体材料。由于Bi₂O₃是一种具有较低带隙能的氧化物半导体，近来的研究结果表明其还具有优越的可见光光催化性能，在太阳能光催化降解环境污染物方面，是一种很有应用潜力的光催化材料。

目前，纳米Bi₂O₃的制备方法有多种，主要是液相制备方法。液相法按反应原理的不同主要分为沉淀法、水解法、溶胶—凝胶法、水热合成法等。比如，L.Zhang等人将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解在HNO₃溶液里面，加入表面活性剂PVP，用NaOH溶液作为沉淀剂，制备出球状Bi₂O₃(Applied Catalysis A:General，2006，308,105-110)；丁鹏等人采用多元醇介质法和氨水沉淀法制备了Bi₂O₃半导体纳米粒子(吉林大学学报(理学版),2004,42(2),269-272)；S.Iyyapushpam等人采用硝酸水溶液为溶剂、Bi(NO₃)₃·5H₂O为Bi源、氨水为沉淀剂，通过湿化学方法制备出纳米氧化铋(Materials Letters,2012,86,25-27)；M.Schlesinger等人通过[Bi₃₈O₄₅(OMc)₂₄(DMSO)₉]·2DMSO·7H₂O前驱体的水解和后续热处理晶化两步法制备出Bi₂O₃纳米粒子(ChemistryOpen,2013,2,146-155)；W.He等人采用溶胶-凝胶法制备出氧化铋薄膜(Materials Letters,2007,61,4100–4102)；杨群保和梁英等人分别采用水热法合成出Bi₂O₃晶须和Bi₂O₃纳米片(无机材料学报,2002,17,979-984；化学学报,2010,68(19),1977-1980)。除了常用的液相方法外，Y.Qiu等人采用气相转移氧化沉积法制备出Bi₂O₃纳米线(Adv.Mater.,2006,18,2604-2608)；胡汉祥等人通过真空气相氧化法制备出纳米Bi₂O₃(Trans.Nonferrous Met.Soc.China,2006,16,173-177)。以上液相制备方法虽然可以制备出纳米Bi₂O₃，但都需要使用溶剂，且有的合成过程需要使用表面活性剂等反应助剂来协助，有的需要昂贵的反应原料，过程复杂，需要高温高压条件，大大增加了制备成本，难以实现规模化工业生产，并且液相法制备还容易导致产物粒子出现团聚现象。而气相法制备纳米Bi₂O₃一般都需要真空条件和复杂的设备，制备成本高且操作复杂，不利于大规模工业化生产。虽然采用室温固相法制备纳米Bi₂O₃可以克服液相法和气相法的一些不足，但目前采用固相法制备纳米Bi₂O₃的文献较少(化学学报,1999,57,491-495)，有待于进一步开发，探索纳米Bi₂O₃新的固相反应制备方法将是一件非常有意义的工作。