[发明专利]一种超薄超大Bi4

说明书

本发明公开了一种超薄超大Bi₄Ti₃O₁₂纳米片的制备方法，包括如下步骤：按比例将硝酸和去离子水加入Bi(NO₃)₃·5H₂O内，搅拌至溶液澄清，得溶液A；配制TiCl₄悬浮液，并将TiCl₄悬浮液逐滴滴入溶液A中，混匀，得混合溶液B；将NaOH溶液滴入混合溶液B中，形成沉淀，得混合溶液C；将混合溶液C倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，200℃干燥24h后，自然冷却至室温，将所得的产物清洗、干燥，即得Bi₄Ti₃O₁₂纳米片。本发明将大尺寸的单晶纳米片与活性面暴露的结合，为提高半导体光催化活性提供了巨大的潜力，所得的超薄超大的Bi₄Ti₃O₁₂纳米片表面曝光率明显增加，甚至达到了近100％。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种超薄超大Bi₄Ti₃O₁₂纳米片的制备方法。

背景技术

Bi₄Ti₃O₁₂是一种层状结构，目前大家普遍认为在(Bi₂O₂)²⁺层和(Bi₂Ti₃O₁₀)^2-层之间有内电场，利于光生电子-空穴对的分离。Bi₄Ti₃O₁₂中的(Bi₂O₂)²⁺层中存在大量氧空位缺陷，所以导致电子很容易在能带中形成较浅的施主能级，从而更容易受到光子的激发从而跃迁到导带，更容易形成电子-空穴对。另外，其他氧化物的价带仅由O 2p轨道构成，而Bi₄Ti₃O₁₂的价带由Bi 6s和O 2p通过轨道杂化而构成的，所以Bi₄Ti₃O₁₂对于其他氧化物不仅有着更高的氧化活性以及电荷流动性，而且具有更好的光催化活性。光催化活性与Bi₄Ti₃O₁₂的颗粒形貌、颗粒尺寸以及活性面的暴露等因素有着密不可分的联系。目前可以通过水热法、溶胶凝胶法、固相烧结法和静电纺丝法制备Bi₄Ti₃O₁₂晶体，但是大部分合成的纳米结构有一个问题即暴露的活性面有限，从而影响了其光催化性能。

发明内容

实验表明，光催化剂的形貌可以通过改变实验参数，易于调整，通常，一个立方形态，表面曝光率大约是33％。然而，当立方形态减薄到一个纳米片，那个面的曝光率明显增加，甚至达到了近100％。大尺寸的单晶纳米片与活性面暴露的结合为提高半导体光催化活性提供了巨大的潜力。基于上述原理，本发明提供了一种超薄超大Bi₄Ti₃O₁₂纳米片的制备方法，所得的超薄超大的 Bi₄Ti₃O₁₂纳米片具有较好的光催化性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种超薄超大Bi₄Ti₃O₁₂纳米片的制备方法，以水为溶剂，在密闭的高温高压的条件下，利用强对流形成饱和溶液，然后通过结晶形成超薄超大纳米片；具体包括如下步骤：

S1、取2mL质量分数为65％-68％的硝酸滴入4mmol的Bi(NO₃)₃·5H₂O内，滴加完成后，加入18mL去离子水，搅拌至溶液澄清，得溶液A；