[发明专利]氟氯钽酸铋及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种氟氯钽酸铋的制备方法：将硝酸铋和氟化铵溶于醇中，然后将pH调节至6‑7，并在20‑30℃下反应，取反应后得到的沉淀物于400‑450℃煅烧，得到BiOF；将煅烧产物BiOF和TaCl₅混匀后在950‑1100℃下煅烧，冷却后得到氟氯钽酸铋，其化学式为BiTa₂O₆(F,Cl)；其中，煅烧产物BiOF和氯化钽的摩尔比为1:2。本发明还提供了一种上述方法所制备的氟氯钽酸铋，其化学式为BiTa₂O₆(F,Cl)。本发明还公开了上述氟氯钽酸铋在作为光催化剂中的应用。本发明的氟氯钽酸铋，其制备方法简单，生产成本低，产物的稳定性好，作为光催化剂时光催化效率高。

技术领域

本发明涉及无机光催化剂材料领域，尤其涉及一种氟氯钽酸铋及其制备方法和应用。

背景技术

20世纪以来，随着工业和社会的迅速发展的，人类也也面临盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果，而环境污染的潜在影响已严重地威胁着人类的继续繁衍和生存。因此，控制污染、有效地保护环境，实现全球社会的可持续发展成为人类最迫切愿望和共同心声之一。

如何在保证绿色环保的条件下高效无残留地去除水中染料成为研究者们开发的关键技术之一，其中，利用光催化技术解决染料引起的水体污染是其中具有前景的技术之一。光催化技术就是在这样的背景下从20世纪70年代逐步发展起来的一门新兴的技术。

光催化是半导体氧化物材料在光照下，产生光生电子和空穴，此类电荷可以有效地分开并游离至半导体氧化物颗粒的表面，由此产生具有氧化或者还原效力的自由基，因此利用光能可有效地氧化分解有机物、还原重金属离子、杀灭细菌和消除异味等。由于光催化技术可利用太阳能在室温下发生反应，光催化剂自身无毒、无害、无腐蚀性，可反复使用，可将有机污染物完全矿化成H₂O和无机离子，无二次污染，是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术。

光催化已发展成一门新兴的化学边沿学科，很多研究证明许多半导体材料都具有光催化活性，TiO₂是最经典的光催化剂，但除TiO₂外的其它半导体或由于活性低，或由于易被光腐蚀等原因尚难实际应用。而就TiO₂而言也存在关键的技术难题，这些难题制约着这一技术工业应用。例如，量子效率低(不到4％)，难用于处理数量大、浓度高的污染；其次TiO₂对太阳能的利用率较低，仅能吸收利用太阳光中波长小于360nm的紫外光。因此，当今光催化的研究已相当活跃，新的光催化材料仍然在不断的研究和开发。其中含有铋离子的无机化合物是受到特别关注的半导体材料之一，在光催化的应用中往往具有其独特的效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种氟氯钽酸铋及其制备方法和应用，其制备方法简单，生产成本低，产物的稳定性好，作为光催化剂时光催化效率高。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

在一方面，本发明提供了一种氟氯钽酸铋的制备方法，采用高温固相法制备，包括以下步骤：

(1)将硝酸铋和氟化铵(NH₄F)溶于醇中，然后将pH调节至6-7，并在20-30℃下反应，取反应后得到的含有铋离子的沉淀物于400-450℃煅烧，得到煅烧产物BiOF；

(2)将煅烧产物BiOF和氯化钽(TaCl₅)混匀后在950-1100℃下煅烧，冷却后得到氟氯钽酸铋，其化学式为BiTa₂O₆(F,Cl)；其中，煅烧产物BiOF和氯化钽的摩尔比为1:2。

进一步地，在步骤(1)中，硝酸铋为五水合硝酸铋(Bi(NO₃)₃·5H₂O)。