一種乙二醇-水混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種乙二醇-水混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法，屬于無機微納米材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】；其步驟是在攪拌下將乙二醇和去離子水按一定體積比混合形成混合溶劑，然后將一定量的硝酸鉍和尿素溶于此混合溶劑中，將此反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移到內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中，置于干燥箱中，于一定溫度下水熱反應(yīng)一定時間，然后自然冷卻至室溫，將所得沉淀用去離子水和無水乙醇分別漂洗，離心分離，于干燥箱內(nèi)干燥。即可得到由納米片組成的碳酸氧鉍花狀微球；該合成方法具有工藝簡單，成本低，產(chǎn)品形貌和尺寸較為均勻，可以大量合成的優(yōu)點；該方法合成的碳酸氧鉍花狀微球平均直徑為2μm～6μm，該產(chǎn)品有望在光催化領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
【專利說明】一種乙二醇-水混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微納米材料的制備，尤其涉及一種乙二醇-水混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法，屬于無機微納米材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，由于結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系，無機納米材料的物理與化學(xué)性質(zhì)與其形貌、尺寸和微觀結(jié)構(gòu)之間具有強烈的依賴關(guān)系。近年來，具有可控尺寸和形貌的無機微納米功能材料，特別是由納米結(jié)構(gòu)為基本單元(如零維納米粒子、一維納米線、納米棒和納米管以及二維納米板、納米片)組成的具有三維等級結(jié)構(gòu)的微納米材料，由于其兼具納米和微米尺度的優(yōu)點而具有新穎的光、電性能，從而引起了人們極大的興趣和關(guān)注。具有層狀結(jié)構(gòu)的Sillen狀Bi類復(fù)合氧化物碳酸氧鉍(Bi2O2CO3)因其具有獨特的電子結(jié)構(gòu)較強的可見光吸收能力以及對有機物較高的降解能力而受到研究者的廣泛關(guān)注。目前，碳酸氧鉍微納米材料的制備研究主要集中在納米粒子、納米片、納米管以及由納米片組成的具有等級結(jié)構(gòu)的三維花狀微球。其中制備具有等級結(jié)構(gòu)的碳酸氧鉍花狀微球的方法主要是水熱法。如Madhusudan等以檸檬酸鉍銨和尿素為反應(yīng)物，以醋酸鈉為穩(wěn)定劑，以聚合物聚乙烯吡咯烷酮PVP為形貌和結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑，通過水熱法合成由納米片組成的玫瑰花狀微球(P.Madhusudan, CystEngComm, 2013, 231) ;Zhao等以檸檬酸三鈉為絡(luò)合劑，通過水熱法合成碳酸氧秘花狀微球(T.Y.Zhao, CystEngComm, 2011, 4010) ;Chen等以表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨CTAB或L-賴氨酸為形貌和結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑，以碳酸鈉為碳源，通過水熱法合成碳酸氧秘花狀微球(L.Chen, Chemical Engineering Journal, 2012, 123)；Peng等以聚合物聚乙烯吡咯烷酮PVP和六次甲基四銨為形貌和結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑，以氯化鉀為礦化劑，通過水熱法合成碳酸氧秘花狀微球(S.J.Peng, Journal of Materials ChemistryA, 2013, 7630);但以上水`熱制備方法中一般需要添加絡(luò)合劑(如檸檬酸或賴氨酸)；或聚合物(如聚乙烯吡咯烷酮)或表面活性劑(如十六烷基三甲基溴化銨)。乙二醇是一種很好的能與水互溶的常用溶劑，并且其中富含的羥基基團可以與金屬離子相互作用。這種不添加任何表面活性劑或絡(luò)合劑或聚合物，使用乙二醇與水作為混合溶劑，以硝酸鉍和尿素為反應(yīng)物，采用溶劑法在較短時間內(nèi)大量合成形貌和尺寸均勻的、由納米片組成的具有等級結(jié)構(gòu)的碳酸氧鉍三維花狀微球的方法還未見公開報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種乙二醇-水混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法，該方法可以在較低的溫度條件下，采用廉價易得的原料和簡單工藝，快速大量合成分散性較好、形貌和尺寸較為均勻的碳酸氧鉍花狀微球。
[0004]本發(fā)明提供的一種混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法，該方法按如下步驟進(jìn)行:I)在攪拌下按一定體積比將乙二醇和去離子水混合形成均勻的混合溶劑，乙二醇與水的體積比為3:1~4:1。
[0005]2)將硝酸鉍和尿素在攪拌下溶于上述混合溶劑中形成澄清溶液，鉍離子的摩爾濃度為0.03~0.06mol/L ;尿素的質(zhì)量濃度為0.01~0.04g/ml。
[0006]3)將步驟2)得到的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，10(Tl8(TC水熱條件下加熱12小時，然后自然冷卻，用無水乙醇和去離子水充分洗滌并離心分離后干燥得到產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明制備過程中，采用乙二醇與水作為混合溶劑，采用硝酸鉍為鉍源，尿素為堿源。
[0008]本發(fā)明通過改變鉍離子濃度或反應(yīng)時間或反應(yīng)溫度來調(diào)節(jié)碳酸氧鉍花狀微球的形貌和尺寸。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:
1.具有制備工藝簡單、成本低廉、可以大量合成且產(chǎn)品產(chǎn)率高的優(yōu)點；
2.制備出的碳酸氧鉍花狀微球平均直徑在2Mm~6Mm之間。該產(chǎn)品有望在光催化等領(lǐng)域 獲得廣泛的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本方法制得的碳酸氧鉍花狀微球的X射線衍射圖；
圖2是本方法制得的碳酸氧鉍花狀微球的掃描電鏡圖和透射電鏡圖；
圖3是本方法制得的碳酸氧鉍花狀微球的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，這些實施例只用來說明本發(fā)明，但是不限制本發(fā)明的范圍。
[0012]實施例1
將48ml乙二醇與12ml去離子水混合均勻形成混合溶劑,然后在攪拌下先后加入2mmol的硝酸鉍和0.5g的尿素，攪拌至完全溶解。將最終溶液轉(zhuǎn)移至100ml內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中。置于干燥箱中，于180°C下水熱反應(yīng)12小時。然后自然冷卻至室溫，將所得沉淀用去離子水和無水乙醇分別漂洗三遍，離心分離，于真空干燥箱內(nèi)80°C干燥12小時。即可得到碳酸氧鉍花狀微球。碳酸氧鉍產(chǎn)品的X射線衍射圖見圖1，圖中各衍射峰位置及強度均與標(biāo)準(zhǔn)衍射卡片(JCPDS41-1488) —致。其掃描電鏡圖見圖2a，透射電鏡圖見圖2b，顯示碳酸氧鉍產(chǎn)品為尺寸形貌較為均勻的花狀微球，并且此花狀微球是由許多納米片交錯排列組裝而成，片與片之間形成較多孔隙。
[0013]實施例2
將48ml乙二醇與12ml去離子水混合均勻形成混合溶劑,然后在攪拌下先后加入2mmol的硝酸鉍和0.5g的尿素，攪拌至完全溶解。將最終溶液轉(zhuǎn)移至100ml內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中。置于干燥箱中，于100°C下水熱反應(yīng)12小時。然后自然冷卻至室溫，將所得沉淀用去離子水和無水乙醇分別漂洗三遍，離心分離，于真空干燥箱內(nèi)80°C干燥12小時。即可得到碳酸氧鉍花狀微球。碳酸氧鉍產(chǎn)品的掃描電鏡圖見圖3a和3b，顯示碳酸氧鉍產(chǎn)品為花狀微球。[0014]實施例3
將48ml乙二醇與12ml去離子水混合均勻形成混合溶劑,然后在攪拌下先后加入2mmol的硝酸鉍和0.5g的尿素，攪拌至完全溶解。將最終溶液轉(zhuǎn)移至100ml內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中。置于干燥箱中，于180°C下水熱反應(yīng)6小時。然后自然冷卻至室溫，將所得沉淀用去離子水和無水乙醇分別漂洗三遍，離心分離，于真空干燥箱內(nèi)80°C干燥12小時。即可得到碳酸氧鉍花狀微球。
[0015]實施例4
將48ml乙二醇與12ml去離子水混合均勻形成混合溶劑，然后在攪拌下先后加入Immol的硝酸鉍和0.3g的尿素，攪拌至完全溶解。將最終溶液轉(zhuǎn)移至100ml內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中。置于干燥箱中，于180°C下水熱反應(yīng)12小時。然后自然冷卻至室溫，將所得沉淀用去離子水和無水乙醇分別漂洗三遍，離心分離，于真空干燥箱內(nèi)80°C干燥12小時。即可得到碳酸氧鉍花狀微球。
[0016]實施例5
將46ml乙二醇與14ml去離子水混合均勻形成混合溶劑，然后在攪拌下先后加入2mmol的硝酸鉍和0.5g的尿素，攪拌至完全溶解。將最終溶液轉(zhuǎn)移至100ml內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中。置于干燥箱中，于100°C下水熱反應(yīng)12小時。然后自然冷卻至室溫，將所得沉淀用去離子水和無水乙醇分別漂洗三遍，離心分離，于真空干燥箱內(nèi)80°C干燥12小時。即可得到碳酸氧鉍花 狀微球。
【權(quán)利要求】
1.一種乙二醇-水混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: .1)在攪拌下按一定體積比將乙二醇和去離子水混合形成均勻的混合溶劑； .2)在攪拌條件下將硝酸鉍和尿素溶于步驟I)所得的混合溶劑中形成澄清溶液； .3)將步驟2)得到的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，10(Tl80°C水熱條件下加熱12小時，然后自然冷卻，用無水乙醇和去離子水充分洗滌并離心分離后干燥得到產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙二醇-水混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法，其特征在于:采用了乙二醇和水作為混合溶劑，乙二醇與水的體積比控制為3:1~4:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙二醇-水混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法，其特征在于:所述的硝酸鉍的加入量為使鉍離子的摩爾濃度為0.03~0.06mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙二醇-水混合溶劑熱合成碳酸氧鉍花狀微球的制備方法，其特征在于:所述的尿酸的加入量為使尿素的質(zhì)量濃度為0.01-0.04g/ml。
【文檔編號】B01J27/232GK103708551SQ201310729865
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】馬琳, 郭海燕, 徐旭耀, 許麗梅 申請人:湛江師范學(xué)院