[发明专利]一种室温固相化学反应合成纳米碳酸氧铋的方法

说明书

本发明公开了一种室温固相化学反应合成纳米碳酸氧铋的方法，其是将固相原料二水合铋酸钠和二水合草酸按摩尔比混合后，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碳酸氧铋。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，特别涉及一种纳米碳酸氧铋的制备方法。

背景技术

碳酸氧铋(Bi₂O₂CO₃)，又称次碳酸铋，在多个领域具有重要的应用。目前，碳酸氧铋已被广泛应用于医药工业中的收敛剂、X-射线诊断遮光剂，并可用于治疗胃炎、细菌性痢疾、腹泻、肠炎等。此外，碳酸氧铋可用于制造铋盐、搪瓷助溶剂、珠光塑料添加剂等。碳酸氧铋作为具有Aurivillius型氧化物结构的铋系化合物半导体中的代表之一，拥有一种典型的“sillén”结构，即(Bi₂O₂)²⁺原子层、(CO₃)^2-原子层交替排列的层状结构。铋氧原子层与碳氧原子层之间存在的较强内建电场，能够有效地促进光生电子-空穴对的转移与分离，近来的研究结果表明，碳酸氧铋具有优越的光催化性能，能高效地光催化降解有机污染物，是一种潜在的优秀光催化材料。

目前，碳酸氧铋的制备方法主要是液相方法。比如，H.Hiang等人采用表面活性剂协助的水热方法制备了碳酸氧铋纳米片(Materials Science in SemiconductorProcessing,2013,16(6):1650-1654)；阮毛毛等人采用水为溶剂、Bi(NO₃)₃·5H₂O为Bi源、二水合柠檬酸三钠(TCD)为配体构筑了前驱配合物Bi-TCD，通过配合物分解实现了由纳米片自组装的碳酸氧铋微米绒球的绿色可控合成(物理化学学报，2017，33(5):1033-1042)；Y.Liu等人采用水热和溶剂热方法制备了碳酸氧铋纳米片(Applied Surface Science，2010，257(1):172-175)；Y.Zheng等人以硝酸铋为Bi源、柠檬酸为配体剂，通过水热反应制备出纳米级碳酸氧铋(Journal of Molecular Catalysis A，2010,317,34)；马琳等人公开了以乙二醇-水混合溶剂热方法合成碳酸氧铋花状微球的方法(发明专利，CN103708551A)；栗海峰等人公开了以硝酸铋和尿素为原料，在压强为3MPa以上，100～200℃条件下反应1～4小时，制备纳微米板片碳酸氧铋材料(发明专利，CN 102275987A)。以上制备方法虽然都可以制备出碳酸氧铋，但都需要使用溶剂，而且有的合成过程需要使用表面活性剂等反应助剂来协助，有的需要使用昂贵的反应原料，过程复杂，需要高温高压等条件，大大增加了制备成本，难以实现规模化工业生产。同时，液相法制备纳米材料也容易导致产物粒子出现团聚现象。众所周知，固相法制备纳米材料可以克服液相法的一些不足，但目前采用固相法制备碳酸氧铋的文献较少，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、绿色环保的室温固相化学反应制备纳米碳酸氧铋的方法。

为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明室温固相化学反应合成纳米碳酸氧铋的方法，其特点在于：将固相原料二水合铋酸钠(NaBiO₃·2H₂O)和二水合草酸(H₂C₂O₄·2H₂O)按摩尔比混合后，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碳酸氧铋。