[发明专利]一种碳酸氧铋/碳酸氧镝/氧化铋复合纳米线电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳酸氧铋/碳酸氧镝/氧化铋复合纳米线电极材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。所述复合纳米线由四方Bi₂O₂CO₃、六方Dy₂O₂CO₃和三斜Bi₂O₃晶相构成；该复合纳米线的直径为20～100nm、长度大于5μm。该电极材料的制备方法是将三氟甲磺酸镝、铋酸钠、十二烷基磺酸钠与水放入石英玻璃烧瓶内，采用磁力搅拌器搅拌混合均匀，再放置在油浴锅内，于温度150‑220℃、保温12‑24h，加热过程中蒸发的水通过回流装置回流至烧瓶内，冷却后离心，并用乙醇洗涤。本发明采用一步制备过程，制备过程易于控制，得到的复合纳米线作为电极材料，在电化学传感器领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种碳酸氧铋/碳酸氧镝/氧化铋复合纳米线电极材料及其制备方法。

背景技术

铋基和镝基复合物属于重要的稀有金属材料，由于具有大的活性表面积、良好的电子输运性能、界面性能、电催化特性、化学和热稳定性，在检测不同种类的生物分子用电化学传感器、催化、锂离子电池、超级电容器等领域具有良好的应用前景。碳酸氧铋、碳酸氧镝及氧化铋作为重要的稀有金属材料，引起了人们的研究兴趣。

国家发明专利“碳酸氧铋光催化剂的制备方法”(国家发明专利号：ZL201210037356.3)公开了一种纳米片状及微球形貌的碳酸氧铋，此种碳酸氧铋所用原料为铋源(柠檬酸铋或柠檬酸铋氨)及可溶性碳酸盐(碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾)。国家发明专利“一种碳酸氧铋微米花的制备方法及产品”(国家发明专利号：ZL201410494219.1)报道了以钛酸四丁酯、硝酸铋作为原料，加入氢氧化钾控制溶液pH值制备出了碳酸氧铋微米花。国家发明专利“氧化铋/碳酸氧铋/钼酸铋复合光催化材料及其制备方法”(国家发明专利号：ZL201910555108.X)报道了在钼酸铋光催化材料的表面通过碳酸钠协助和焙烧引入碳酸氧铋和氧化铋纳米片制备出了氧化铋/碳酸氧铋/钼酸铋复合光催化材料。将碳酸氧铋与碳酸氧镝、氧化铋相复合，形成碳酸氧铋/碳酸氧镝/氧化铋复合纳米材料，能够增加材料中的催化活性位点，可以作为电极材料，测定溶液中的生物分子，在电化学传感器方面具有良好的应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳酸氧铋/碳酸氧镝/氧化铋复合纳米线电极材料。

本发明一种碳酸氧铋/碳酸氧镝/氧化铋复合纳米线电极材料，所述碳酸氧铋/碳酸氧镝/氧化铋复合纳米线由四方Bi₂O₂CO₃、六方Dy₂O₂CO₃和三斜Bi₂O₃晶相构成；该纳米线的直径为20～100nm、长度大于5μm。

本发明同时提供了上述碳酸氧铋/碳酸氧镝/氧化铋复合纳米线电极材料的制备方法，具体步骤是：

将三氟甲磺酸镝、铋酸钠、十二烷基磺酸钠与水放入石英玻璃烧瓶内，在磁力搅拌器搅拌混合均匀后，再放置在油浴锅内，于温度150-200℃、保温12-24h，加热过程中蒸发的水通过回流装置回流至烧瓶内，冷却后离心，并用乙醇洗涤后获得了碳酸氧铋/碳酸氧镝/氧化铋复合纳米线。

所述三氟甲磺酸镝与铋酸钠的摩尔比为1:5；所述十二烷基磺酸钠的重量占水重量的3～8％；所述三氟甲磺酸镝、铋酸钠的总重量占水重量的1～3％；所述三氟甲磺酸镝、铋酸钠、十二烷基磺酸钠和水总量占烧瓶的填充度为60～80％。

作为一种优化，所述十二烷基磺酸钠的重量占水重量的3％；所述三氟甲磺酸镝、铋酸钠的总重量占水重量的1％；所述三氟甲磺酸镝、铋酸钠、十二烷基磺酸钠和水总量占烧瓶的填充度为60％。

本发明的科学原理如下：