[发明专利]一种碳酸氧铋纳米带的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种碳酸氧铋纳米带的制备方法。

背景技术

利用光催化技术进行污水处理，能有效降解有机物，还原重金属离子。且该技术所需能耗低、操作简便、反应条件温和、没有二次污染。因此，光催化是一种很有前景的环境治理技术。碳酸氧铋(Bi₂O₂CO₃)又称碱式碳酸铋、次碳酸铋。Bi₂O₂CO₃的晶体结构是由(Bi₂O₂)²⁺层和CO₃^2-层交错排列而成，属于典型的“sillen”结构。(Bi₂O₂)²⁺层和CO₃^2-层交替共生形成的内静电场，有利于促进光生电子与空穴分离。因此，从结构方面分析，Bi₂O₂CO₃作为光催化剂具有巨大的潜在价值。

光催化材料的性能与其微观形貌间有着紧密的联系，不同形貌的纳米结构由于其不同的比表面积，对光催化活性具有较大的影响。研究表明，纳米带既具有纳米材料的高比表面值，又具有较薄的厚度和较大的表面张力，同时还在一个维度上具有宏观的微米尺寸。这样的结构特点有利于电子和空穴的迁移和分离，也有利于光催化剂从降解液中分离回收。因此，制备Bi₂O₂CO₃纳米带有着非常重要的理论与现实意义。

近年来，Bi₂O₂CO₃作为一种新型光催化剂，其形貌控制制备得到了关注。目前，Bi₂O₂CO₃的制备方法主要有水热法、溶剂热法，利用尿素或者Na₂CO₃作为CO₂源，引入柠檬酸配合调节pH值、或者添加表面活性剂或有机聚合物来实现形貌控制合成，得到了片状、分级超结构如花状、海绵状的结构。尚未见到有Bi₂O₂CO₃纳米带结构的报道，也未见到无需额外引入含CO₂试剂和形貌控制添加剂(表面活性剂、有机聚合物)，且直接利用溶剂来同时实现物相和形貌控制的简单溶剂热法制备Bi₂O₂CO₃纳米带的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳酸氧铋(Bi₂O₂CO₃)纳米带的制备方法，溶剂热一次合成，无需高温煅烧，具有工艺简单、效率高、能耗低、成本低廉、环境友好的特点，合成的粉体纯度高、结晶度高、形貌规则。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种碳酸氧铋纳米带的制备方法，包括以下步骤：

1)将乙醇胺和去离子水按体积比乙醇胺:去离子水＝(0.6-1.7):1的比例混合，磁力搅拌后得到混合溶液；

2)将Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到所述混合溶液中，进行磁力搅拌和超声处理，得到白色悬浊液，即为水热反应前驱液，所述前驱液中的Bi(NO₃)₃的浓度为0.05-0.15mol/L；

3)将所述水热反应前驱液转入水热反应釜中，于120-140℃下保温15-20小时后停止反应；

4)待反应温度降至室温后，将水热反应釜取出，离心分离出反应得到的白色沉淀物，对沉淀物进行洗涤、干燥，即得到碳酸氧铋纳米带。

优选方案：所述步骤1)中的乙醇胺和去离子水的体积比为(0.8-1.5):1，磁力搅拌时间为5-10min。

优选方案：所述步骤2)中磁力搅拌时间为20-30min，超声处理时间为10-15min。

优选方案，所述步骤2)中前驱液中的Bi(NO₃)₃的浓度为0.1mol/L。

优选方案，所述步骤3)中水热反应釜内衬为聚四氟乙烯材质，水热反应釜填充比为60％-80％。