[发明专利]钨酸铋和硫化镉杂化纳米晶的制备方法

说明书

本发明涉及聚合物材料、半导体、光催化和光伏产业等领域，具体涉及一种钨酸铋和硫化镉杂化纳米晶的制备方法。通过两亲性聚合物制备含可溶性铋盐、含可溶性钨酸盐、含可溶性镉盐和含可溶性硫化物的四种聚合物囊泡，并再分散形成CdS/Bi₂WO₆前驱体聚合物囊泡，最终通过热处理得到含簇状钨酸铋和针状硫化镉杂化纳米晶。

技术领域

本发明涉及聚合物材料、半导体、光催化和光伏产业等领域，特别涉及溶剂热处理在聚合物囊泡内可实现簇状钨酸铋(Bi₂WO₆)和针状硫化镉(CdS)杂化纳米晶的方法。

背景技术

传统化石能源的消耗引起了温室效应、环境污染和能源短缺等问题，是当前人类所面临的重大挑战。一些多组分新型光催化材料在可见光下具备很好的光催化性能。在所有已经报道过的可见光响应光催化剂中，Bi₂WO₆被认为是一种优良的新型光催化剂，尤其是用于降解有机污染物而受到广泛的关注。另一方面，为了提高Bi₂WO₆的光催化活性，许多研究人员已经做了大量的改性方法，包括辅助催化剂、敏化剂以及构建异质结构，如：CdS/Bi₂WO₆、Cu₂O/Bi₂WO₆、CuS/Bi₂WO₆、Bi₂WO₆/MCNOs、Au/Bi₂WO₆和BiVO₄/Bi₂WO₆等。到目前为止，关于CdS/Bi₂WO₆复合光催化剂的报道，大部分集中于凝胶溶胶合成的研究，得到复合催化剂部分是微米尺度并且结构不可控。

随着纳米技术的迅速发展，其迅速渗透到生命科学、材料、化工等各个领域并发挥着关键性的作用。近年来由于大分子自组装技术的飞速发展，聚合物囊泡作为一种新型纳米载体，已经吸引了越来越多研究者的积极关注，成为当前分子自组装研究的热点。但是，聚合物囊泡由于合适的嵌段共聚物难以获得，因此限制了聚合物囊泡的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是采用形成的聚合物囊泡为纳米载体，进行预装载和再分散形成CdS/Bi₂WO₆前驱体，最后控制溶剂热条件形成簇状钨酸铋和针状硫化镉杂化纳米晶。

钨酸铋和硫化镉杂化纳米晶制备方法，按照下述步骤进行：

(1)形成含可溶性盐的聚合物囊泡：

室温下，将一定量的四种含有可溶性盐的水溶液；分别按照固定速率滴加到定量的溶解有两亲性聚合物的溶液中，然后在高速剪切机下粉碎。控制混合液温度，高速剪切机粉碎固定时间后即可得到含可溶性盐的聚合物囊泡。最终分别形成含可溶性铋盐、含可溶性钨酸盐、含可溶性镉盐和含可溶性硫化物的四种聚合物囊泡。预制的含可溶性盐的聚合物囊泡的分散体1个月内不会发生相分离。

其中，两亲性聚合物为聚苯乙烯嵌段聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯嵌段聚乙烯醇，均为市售成品，其中，聚乙烯醇的聚合单元数为100-200，聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯的聚合单元数为200-500。溶解两亲性聚合物的溶剂为二甲基甲酰胺，溶解后聚合物溶液的质量浓度为0.1-0.3％。

含可溶性盐的水溶液分别为硝酸铋溶液、钨酸钠溶液、硝酸镉或硫酸镉溶液和硫化钠溶液，均为1-3％质量浓度。

溶剂和水溶液的质量比为4:1。

高速剪切机转速为2万转/分，粉碎固定时间为5分钟，混合液温度控制在10℃。滴加速率为1％质量份数的含可溶性盐水溶液/分钟。

(2)形成含CdS/Bi₂WO₆前驱体的聚合物囊泡：