[发明专利]一种机械球磨热处理两步法合成三氧化二铋-碳酸氧铋-活性炭纳米复合物的方法

说明书

本发明公开了一种机械球磨热处理两步法合成三氧化二铋‑碳酸氧铋‑活性炭纳米复合物的方法，其是将固相原料二水合铋酸钠、活性炭及冰醋酸混合后，进行机械球磨，通过原位界面反应获得Bi₂O₂CO₃‑AC粉末中间体，对Bi₂O₂CO₃‑AC粉末中间体进行热处理，即制得目标产物Bi₂O₃‑Bi₂O₂CO₃‑AC纳米复合物。本发明采用固体混合，原料室温球磨固相反应和热处理两步法，制备过程简单，易于控制并能大量减少产物粒子的团聚；避免另外添加氧化还原剂、模板剂和溶剂，提高了产物纯度，符合材料绿色化合成的要求，也适合于大规模生产。

技术领域

本发明属于纳米材料及其制备领域，特别涉及一种Bi₂O₃-Bi₂O₂CO₃-AC纳米复合物的制备方法。

背景技术

近年来，铋系化合物半导体作为一类新型的半导体材料，由于其独特的层状结构与其优异的物理和化学性能得到了非常广泛的研究。因此，铋系化合物半导体的应用非常广泛，例如太阳能电池、传感器、介电材料、非线性光学材料及光催化材料等。碳酸氧铋作为具有Aurivillius型氧化物结构的铋系化合物半导体中的代表之一，拥有一种典型的“sillén”结构，即(Bi₂O₂)²⁺原子层、(CO₃)^2-原子层交替排列的层状结构。铋氧原子层与碳氧原子层之间存在的较强内建电场，能够有效地促进光生电子-空穴对的转移与分离，因而表现出了良好的光催化性能。碳酸氧铋光催化剂尽管表现出很好的光催化性能，但其禁带宽度仍然比较大，为了拓宽其光吸收范围，使其成为可见光响应光催化剂，有必要对其进行改性，将碳酸氧铋与窄带隙半导体进行复合将是一种有效的改性方法。众所周知，Bi₂O₃是一种重要的氧化物半导体功能材料，其具有较低的带隙能，可以被可见光激发，并且Bi₂O₃的能带结构与碳酸氧铋匹配，可以预见Bi₂O₃-Bi₂O₂CO₃纳米复合物将具有优越的可见光光催化性能。同时，众所周知，活性炭(AC)具有非常大的比表面积，具有优秀的吸附性能，当活性炭和Bi₂O₃-Bi₂O₂CO₃纳米复合物进行复合，由于活性炭和Bi₂O₃-Bi₂O₂CO₃之间的协同效应，将保证Bi₂O₃-Bi₂O₂CO₃-AC纳米复合物具有优秀的吸附和光催化的双重性能，将会增强Bi₂O₃-Bi₂O₂CO₃-AC纳米复合物的光催化效率，使其在太阳能光催化降解环境污染物方面，特别在低浓度有机污染物光催化降解方面，将是一种很有应用潜力的复合光催化材料。