[发明专利]一种以C3N4为模板制备介孔线状钛酸铋的方法

说明书

本发明提供了一种以C3N4为模板制备介孔线状钛酸铋的方法，步骤如下：(1)称取一定量的硝酸铋于烧杯中，加入冰醋酸搅拌溶解，再向其中加入少量乙酰丙酮与钛酸四丁酯，继续搅拌至混合均匀；(2)之后再向步骤(1)所得溶液中加入适量C3N4，搅拌至C3N4分散完全，将悬浊液倒入蒸发皿中，放置在烘箱内制得前驱体粉末；(3)将步骤(2)得到的前驱体粉末经过煅烧，得到介孔线状钛酸铋粉末。本方法以C3N4为模板，采用化学溶液分解法，具有反应条件易控制、工艺和流程简便、低能耗的优点。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种以硝酸铋和钛酸四丁酯为铋源和钛源，以C3N4为模板，制备线状钛酸铋光催化剂的方法。

背景技术

随着现代工农业的发展,水环境污染越来越严重,水体中大量有机污染物严重威胁着人类自身乃至动植物的健康生长，治理水污染迫在眉睫。光催化技术是一种高级氧化技术(AOPs),近年来在有机废水特别是在高浓度、难降解废水的治理中受到广泛的关注。其中，一维材料由于其大量的孔隙结构和高比表面积一直是近几年研究的热点。也因为这些优点，这种结构的材料有着更强的光催化活性。

Bi2O3和TiO2复合可形成具有多种晶相结构的复合氧化物:Bi4Ti3O12，Bi2Ti2O7，Bi2Ti4O11，Bi12TiO20，Bi20TiO32等，通称为钛酸铋化合物。钛酸铋化合物有着特殊的晶体结构和电子结构,在它们的结构中均存在TiO6八面体或TiO4四面体,而与之相连接的BiOn多面体中存在因拥有6s2孤对电子对而具有立体活性的Bi3+离子,这就使得其具有很好的光催化活性。Xu等(Acta.Chimica.Sinica,2005,63(1),5)将一定摩尔比的硝酸铋和钛酸四丁脂溶解在醋酸溶液中，通过化学溶液分解法得到钛酸铋的前驱体，再在550℃下煅烧，制备了Bi12TiO20，Bi4Ti3O12，Bi2Ti2O7纳米粉体。Wang等 (Mater.Lett,2014,121(2),22)将硝酸铋和钛酸四丁脂溶解在二甲氧基乙醇和氢氧化钠水溶液中，通过溶剂热法在180℃下反应20h，制备了Bi4Ti3O12纳米片。Hou等(Nanoscale,2013,5(5),2028)将硝酸铋和钛酸四丁酯溶解在DMF中，以PVP为表面活性剂，通过静电纺丝法制得了介孔Bi4Ti3O12纳米纤维。然而这些方法制得的钛酸铋,其比表面积仅为10m2g-1，并且步骤都比较复杂，耗时而且成本高，这些都限制了钛酸铋的大规模生产及其在实际体系中的广泛应用。所以开发操作简单，成本低廉，适用于大规模生产的方法，已经成为介孔钛酸铋光催化制剂生产者们所追求的主要目标。