[发明专利]一种钨酸铋纳米片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米片及其制备方法，特别是一种钨酸铋纳米片及其制备方法，属于无机纳米材料及合成技术领域。

背景技术

近年来，环境污染问题日益严重，能源紧缺问题也迫在眉睫。在面临上述两大危机的势态之下，人们展开了污染治理、保护环境的科学研究。以半导体为催化剂，利用太阳光催化氧化降解污染物质作为一种有效的治理污染方法，成为环境保护科学研究的一个热点。在如上的研究背景下，各国研究工作者开发出了多种半导体纳米材料，如二氧化钛、氧化锌、三氧化钨等，用于污染物的治理及新能源的获取。以二氧化钛为例，虽然纳米二氧化钛具有很高的稳定性、较强的光催化能力，无毒无污染等突出的优点。但是，二氧化钛禁带宽度为3.2电子伏，这就意味着二氧化钛只能吸收与之匹配的波长小于387纳米的入射光子，光吸收仅仅限于紫外光区，此波段的光能量占照射到地面的太阳光的5％。可见光部分的比例占太阳能的45％，而实际到达地表的太阳辐射能量集中于460～500纳米波长范围。因此如何高效地利用自然光进行光催化反应，开发能够被可见光激发的光催化剂正日益引起人们的兴趣。

近年来，更多的研究工作者将研究的重点放在了寻找具有不同晶体形貌的双相金属氧化物上，通过拓展光吸收范围至可见光区，以开发新型光催化剂。最近的许多研究发现，钨酸铋(Bi₂WO₆)为层状结构，含有钙钛矿型结构片层，具有介电、发光、离了导体、催化等特性，广泛应用于相关领域(Ju Wu，Fang Duan，et al，J.Phys.Chem.C 2007，111，12866-12871)。并且，最为关键的是，钨酸铋具有可见光光催化性能，可用于在可见光下光解水和降解有机污染物。(Dekun Ma，Shaoming Huang，et al，J.Phys.Chem.C 2009，113，4369-4374)

李贵生等合成了由钨酸铋纳米片沿任意方向堆叠而成的微球(Guisheng Li，Dieqing Zhang，et al，Environ.Sci.Technol.2010，44，4276-4281)，但是，组成该微球的纳米片完全生长在一起，无法分离开来，并且球心处为实体结构。然而，沿同一特定方向堆叠的钨酸铋纳米片未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨酸铋纳米片及其制备方法。

本发明提供一种钨酸铋纳米片，其特征在于：钨酸铋纳米片近方形，单片片层厚度为10～100纳米，长和宽为1～20微米；多片钨酸铋纳米片沿同一特定方向堆叠在一起，形成一种多层、方形的有序堆叠体。

本发明提供一种钨酸铋纳米片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将可溶于酸的铋盐加入到浓硝酸中，初步搅拌后加入去离子水进行溶解稀释；另外将钨酸盐加入到10wt％～28wt％的氨水中搅拌溶解；将溶有铋盐的硝酸溶液滴加到溶有钨酸盐的氨水溶液中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液；

(2)然后将悬浮液在高压反应釜中373～473K的温度下进行水热反应处理6～72小时，停止反应后，采用过滤或离心的方法得到将沉淀产物，然后用去离子水洗涤，经干燥后得到钨酸铋纳米片。

步骤(1)中所述的可溶于酸的铋盐为无水或带有结晶水的硝酸铋、碳酸氧铋、氯氧化铋、三氯化铋中的一种或其组合。

步骤(1)中所述的浓硝酸质量为可溶于酸的铋盐质量的1～5倍。

5、根据权利要求2所述的一种钨酸铋纳米片的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的去离子水的质量是加入的浓硝酸质量的1～4倍；去离子水的添加量需保证最终悬浮液中氨物质的质量分数在5wt％以上。

步骤(1)中所述的钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾中的一种或其组合。

步骤(1)中所述的钨酸盐，钨元素与铋元素的物质的量之比为1∶1～2。

步骤(1)中所述的溶有铋盐的硝酸溶液与溶有钨酸盐的氨水溶液体积之比为1∶0.6～10。

通过上述制备方法得到的钨酸铋为Bi₂WO₆型，其晶型与标准粉末衍射卡片(JCPDS：73-1126)相吻合。形貌为为方形的纳米片，单片片层厚度在10纳米～100纳米之间，长和宽在1微米～20微米之间。多片钨酸铋纳米片沿片层的垂直方向堆叠在一起，形成一种多层、方形的有序堆叠体。该产物在污染治理、环境保护、卫生医疗、新能源制备等领域都具有很高的潜在应用价值。

附图说明