[发明专利]一种铋/非化学计量比奥里维里斯化合物纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铋/非化学计量比奥里维里斯化合物纳米复合材料及其制备方法和应用。该复合材料包括Bi/Bi_3.64Mo_0.36O_6.55及Bi/Bi_3.84W_0.16O_6.24。本发明首次采用氢氧化钠调控所得反应体系的还原性，通过溶剂热法可控合成不同复合比的铋复合立方相的非计量比钼酸铋纳米复合材料，所得产物形貌均一、粒径较小，避免了有些方法制得的纳米颗粒形貌不均匀或者粒径较大等问题；通过碱调控体系还原性，不需要额外加入还原性物质及表面活性剂等，避免了二次污染的发生，简化了合成工艺，绿色环保，有效降低了生产成本，可实现产品的规模化生产。

技术领域

本发明属于化学化工、功能材料、纳米材料技术领域，具体涉及一种铋复合非化学计量比奥里维里斯化合物的纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

铋系材料由于其特殊的理化性质广泛应用于电子陶瓷材料、电解质材料、光电材料、传感器、微电子元件、高温超导材料、催化剂、铁电材料等各领域中，同时还用于防火材料、高折光率玻璃、核工程玻璃制造和核反应堆燃料等领域。其中一系列奥里维里斯型氧化物逐渐引起关注，这类化合物由钙钛矿类[A_n-1B_nO_3n+1]层和萤石层交替排列而成。这些奥里维里斯型氧化物具有优异的光电化学性质，因而作为光催化剂引起了广泛关注。这类催化剂的光催化反应主要在层间进行，其活性也随着层间离子的不同而改变；如Bi₂MoO₆、Bi₂WO₆、BiVO₄等。从目前已有文献报道可见，奥里维里斯型氧化物的光催化性能还有待提高。

非计量比化合物，由于晶体缺陷的存在，使得其具有特殊的光、电、声、磁、力、热性能。因而合成非计量比的奥里维里斯型氧化物具有重要的理论意义和实际价值。如Xie等(Journal of Alloys and Compounds,2010,503:159–162)报道了以五水硝酸铋和二水钼酸钠为反应物，利用两步法，先常温下将铋源、钼源分散在硝酸溶液中，然后干燥，再将混合物与硝酸盐按一定比例混合研磨，再煅烧2h，制备Bi_3.64Mo_0.36O_6.55纳米球。这种方法步骤繁复，操作复杂，不利于推广应用。而中国专利(申请公布号CN103418333A)公开了一种Bi_3.64Mo_0.36O_6.55纳米粒子的制备方法，该方法在水相中，通过调节溶液的pH值，得到了Bi_3.64Mo_0.36O_6.55纳米粒子，但是纯相的Bi_3.64Mo_0.36O_6.55由于其本身特性的限制，光生载流子利用效率低，不能体现出较高的光催化活性。通过构筑复合型纳米材料有利于提升材料的光电性能，从而提升材料的光催化性能。其中通过金属负载定向分离光生载流子以提升材料光催化性能的方法被大量报道，但是没有在醇相体系中通过NaOH调控生成Bi复合非计量比奥里维里斯型氧化物复合材料的合成方法被报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种铋复合非化学计量比奥里维里斯化合物的纳米复合材料，该材料具有较强的光催化活性，应用范围较广，且涉及的制备方法简单、反应条件温和、重复性强，适用于光催化降解有机物等应用领域。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：