[发明专利]一种BiPO4纳米棒及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种BiPO₄纳米棒及其制备方法与应用，属于光催化材料技术领域。 

背景技术

光催化在环境净化和能源利用方面具有重要前景，是物理化学研究的热点。由于TiO₂为基础的光催化剂存在着光生电子—空穴复合率高、吸收光谱窄等制约因素，对其改性处理并没有取得突破性的进展。目前，寻求新型、高效的复合氧化物光催化剂引起了一定的关注。其中非金属含氧酸盐作为新型光催化剂具有结构稳定、结晶性好、电子—空穴复合率低、光腐蚀性小、诱导效应大等优点，是比较具有潜力的一类光催化剂。BiPO₄是一种非常广泛的功能性材料，被广泛应用于分离鎇、钚、镎、铀等放射性元素、烷烃的选择性催化氧化、玻璃的改性处理，前期工作证明BiPO₄具有良好的紫外光催化活性。BiPO₄存在三种晶相结构：六方相、单斜相独居石和单斜相，结构较稳定和光催化活性最好的是单斜相独居石结构。BiPO₄制备方法主要有四类：（一）是固相制备、高温熔盐法或熔盐提拉法；（二）是气相沉淀法；（三）是超声辐照法；（四）是水热法。其中方法（一）制备的是块状具有激光和非线性光学特性的BiPO₄晶体，不适合做光催化剂材料使用；方法（二）的反应前驱体为Bi[Se₂P(OiPr)₂]₃，不是常用化学试剂，且反应在真空炉中需要减压高温环境；方法（三）虽具备反应温度低、反应时间短的优点，但只能制备出具有六方相结构的BiPO₄；方法（四）可以制备出尺寸较小的BiPO₄纳米棒，调控反应温度和初始物比例可以制备出三种晶相结构，但该方法制备量太少、需要高温高压环境，对于此催化剂的实际应用有很大的局限性。 

发明内容

本发明的目的是提供一种BiPO₄纳米棒及其制备方法与应用，解决了传统制备方法中变压环境、高温、单次制备量少的缺点，为BiPO₄的工业化生产和实际应用建立良好的技术基础，本发明提供的具有单斜相独居石和六方相混晶结构（比例约为5:1）的BiPO₄具有较好的紫外光催化活性。 

本发明所提供的一种BiPO₄纳米棒的制备方法，包括如下步骤： 

将Bi(NO₃)₃·5H₂O和NaH₂PO₄·2H₂O加入去离子水中进行反应，所得沉淀物即为所述BiPO₄纳米棒。 

上述的制备方法中，Bi(NO₃)₃·5H₂O与NaH₂PO₄·2H₂O的摩尔份数比可为1： （1~10），具体可为1：1、1：1.5、1：2、1：4、1：5、1：6、1：7或1：10。 

上述的制备方法中，所述反应的pH值范围为1.0~7.0之间，且不为7.0。 

上述的制备方法中，所述反应的时间可为24~72h，反应的温度为70~100℃。 

上述的制备方法中，所述反应的溶剂比可为：每1mol所述Bi(NO₃)₃·5H₂O需要（24~360）L所述去离子水，具体可为24L、36L、72L、120L、180L或240L。 

本发明还提供了上述方法制备的BiPO₄纳米棒及其作为光催化剂的应用。 

利用本发明的方法制备出的具有单斜相独居石和六方相混晶结构的BiPO₄具有较好的紫外光催化活性，对MB液相降解速率达到了水热法制备BiPO₄降解活性；在整个制备方法中，原料价廉、工艺简单、制备温度低，有效降低了产品成本，适合工业化大生产，具有很高的实用价值和应用前景。 

附图说明

图1为实施例1制备的BiPO₄的XRD。 

图2为实施例2制备的BiPO₄的XRD。 

图3为实施例3制备的BiPO₄的XRD。