CN101844808B - 一种氯化氧铋纳米花的制备方法 - Google Patents

一种氯化氧铋纳米花的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101844808B
CN101844808B CN2010101973429A CN201010197342A CN101844808B CN 101844808 B CN101844808 B CN 101844808B CN 2010101973429 A CN2010101973429 A CN 2010101973429A CN 201010197342 A CN201010197342 A CN 201010197342A CN 101844808 B CN101844808 B CN 101844808B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flower
nano
bismuthyl chloride
chloride nano
bismuthyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010101973429A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101844808A (zh
Inventor
宋吉明
张胜义
牛和林
毛昌杰
沈玉华
王腾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University
Original Assignee
Anhui University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University filed Critical Anhui University
Priority to CN2010101973429A priority Critical patent/CN101844808B/zh
Publication of CN101844808A publication Critical patent/CN101844808A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101844808B publication Critical patent/CN101844808B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提出一种氯化氧铋纳米花的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。特征是将0.22克三氯化铋溶于21毫升吡啶中，搅拌30分钟后，转移至25毫升带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在180摄氏度反应12小时。所得样品经三次离心洗涤后烘干得到产物。本发明无需使用有机模板和表面活性剂，一步合成，产率高，氯化氧铋纳米片的厚度薄，在合成过程中纳米片自发组装成等级结构的纳米花；本方法制备过程简单、节能，适合工业化生产，得到的氯化氧铋纳米花粒径均匀，比表面大，催化活性高。

Description

一种氯化氧铋纳米花的制备方法
技术领域：
本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及采用溶剂热法制备氯化氧铋纳米花——一种高效的光催化剂的方法。
背景技术：
现有制备氯化氧铋纳米结构材料的方法包括微乳法、水热/溶剂热法、水解法、超声辅助合成和化学气相沉积法等。
美国《物理化学杂志C》(The Journal of Physical Chemistry C，2008年，112卷，第747-753页)报道了以乙二醇为溶剂的溶剂热法来制备氯化氧铋微球，微球直径1-3微米，结构密实，比表面较小。荷兰爱思维尔《应用催化B：环境》(Applied Catalysis B：Environmental，2006年，68卷，第125-129页)报道了水解方法合成氯化氧铋纳米粒子，由小颗粒和较厚的片构成，均匀性较差。美国《无机化学》(Inorganic Chemistry，2005年，44卷，8503-8509页)和英国《化学工程通讯》(CrystEngComm，2009年，11卷，1857-1862页)运用超声辅助方法合成氯化氧铋纳米片，前者结合调节pH值和超声时间得到了不同形貌的氯化氧铋纳米片，后者结合表面活性剂的使用，可得到片状、花状和饼状结构。水热合成方法主要有德国《化学-欧洲杂志》(Chemistry-A European Journal，2005年，11卷，第6519-6524页)报道了水热法合成了氯化氧铋纳米带；英国《纳米技术》(Nanotechnology，2008年，19卷，295705(6pp))报道合成了具有蓝色荧光的氯化氧铋纳米片；荷兰《固态化学杂志》(Journal of Solid State Chemistry，2007年，180卷，2510-2516页)也报道合成了氯化氧铋纳米片；美国《晶体生长与设计》(Crystal Growth & Design，2008年，8卷，第2995-3003页)运用双氧水氧化金属铋在氯化钠水溶液里水热合成了分散均匀的氯化氧铋纳米片，这些纳米片是独立的，没有组装。美国《材料化学》(Chemistry of Materials，2007年，19卷，第366-373页)利用反相微乳液法合成了直径为3-22纳米的氯化氧铋小颗粒；英国《材料化学杂志》(Journal of Materials Chemistry，2007年，17卷，4964-4971页)报道了光致变色透明的聚十二烷丙烯酸酯与氯化氧铋的复合物。美国《材料化学》(Chemistryof Materials，2009年，21卷，247-252页)报道了化学气相沉积法在硅衬底上合成了氯化氧铋纳米带、纳米花和纳米片，这种方法以三氯化金为催化剂，成本高，产量低，不适合大规模生产。英国《纳米技术》(Nanotechnology，2009年，20卷，275702(7pp))用金属铋膜在双氧水和盐酸的混合溶液里制备了氯化氧铋花状结构，这一方法前期的铋薄膜比较难做，需要射频磁控溅射设备，制备的产量也较少，所以难以推广。
发明内容：
本发明的目的是提出一种氯化氧铋纳米花的制备方法，无需使用有机模板和表面活性剂，一步合成，产率高，氯化氧铋纳米片的厚度薄，在合成过程中纳米片自发组装成等级结构的纳米花；本方法制备过程简单、节能，适合工业化生产，得到的氯化氧铋纳米花粒径均匀，比表面大，催化活性高。
本发明氯化氧铋纳米花的制备方法包括：分别称量一定量的铋源前驱物和量取一定体积的溶剂置于高压反应釜内，加搅拌子搅拌0.5小时，充分溶解后，密闭反应釜并置于180摄氏度烘箱内，反应6～12小时后，取出反应釜，自然冷却，用乙醇和蒸馏水各洗涤三次，得到样品。
所述的铋源前驱物为三氯化铋。
所述的溶剂为吡啶、水。
所述的高压反应釜为带聚四氟乙烯内胆的不锈钢自生压力反应釜。
本发明提供了一种吡啶溶剂存在下，制备形貌可控的一步合成氯化氧铋纳米花的方法，无需先行制备模板和使用任何表面活性剂，反应过程温和，易于控制。
本发明中制备的氯化氧铋纳米花为四方结构，呈灰色，带隙为3.54电子伏特，略高于文献报导值3.50电子伏特，用激发波长363纳米光激发，室温荧光在539纳米处，属绿色荧光范围；样品在氮气保护下热稳定性表明，从室温到800摄氏度，样品经历了从氯化氧铋到氧化铋，到铋氧中间体，最后完全转化为三氧化铋。
本发明中制备氯化氧铋纳米花是由纳米片自组装而得到的，纳米片的厚度是靠控制吡啶和水的体积比来实现的；纯水为溶剂，纳米片的厚度约200纳米，纳米片棱角分明；吡啶与水的体积比为1∶2时，纳米片厚度为50-100纳米，均为直角四边形；吡啶与水的体积比为2∶1时，纳米片的厚度小于50纳米，棱角部分消失；纯吡啶为溶剂时，纳米片厚度约20纳米，棱角完全消失，呈圆片状。
本发明制备的氯化氧铋纳米花比表面为14.88平方米每克，纳米片表面介孔直径约3.7纳米，模拟太阳光降解有机染料甲基橙溶液，如用50毫克氯化氧铋样品降解100毫升10毫克每升的甲基橙水溶液，只需8分钟，比著名的商业化催化剂P25还节省2分钟。
本发明制备的氯化氧铋纳米花由于具有宽的带隙，可用于电池阴极材料和光电化学材料；由于产物具有较高的比表面和较高的催化活性，该产品还可用于光催化剂降解有机染料；由于产物颗粒小，手感滑腻，低毒性，可用于化妆品的填料，和指甲抛光剂。
附图说明：
图1为实施例1中以纯蒸馏水为溶剂水热反应制备得到的氯化氧铋纳米片电子扫描电镜图(FESEM)；
图2为实施例1中以蒸馏水和吡啶体积比为2∶1的混合溶剂制备得到的氯化氧铋纳米片电子扫描电镜图(FESEM)；
图3为实施例1中以蒸馏水和吡啶体积比为1∶2的混合溶剂制备得到的氯化氧铋纳米片电子扫描电镜图(FESEM)；
图4、图5为实施例2中以纯吡啶为溶剂制备得到的氯化氧铋纳米花电子扫描电镜图(FESEM)；
图6为实施例2中制备得到的氯化氧铋纳米花的X射线衍射图；
图7、图8为实施例2中制备得到的氯化氧铋纳米花的光催化降解甲基橙水溶液紫外可见吸收图与商业化催化剂P25降解甲基橙水溶液的比较图。
图9为实施例2中制备得到的氯化氧铋纳米花的比表面测试图。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明做具体的说明。
实施例1：制备不同壁厚的氯化氧铋纳米片：
这一步是制备产物氯化氧铋纳米花的过渡阶段。(1)将0.22克三氯化铋溶于21毫升水中，搅拌30分钟后，转移至25毫升带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在180摄氏度反应12小时。(2)将0.22克三氯化铋溶于14毫升水和7毫升吡啶混合溶液中，搅拌30分钟后，转移至25毫升带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在180摄氏度反应12小时。(3)将0.22克三氯化铋溶于7毫升水和14毫升吡啶混合溶液中，搅拌30分钟后，转移至25毫升带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在180摄氏度反应12小时。将上述所得产物经三次离心洗涤后烘干，用于表征和测试。
采用德国蔡司公司场发射电子扫描显微镜(FESEM)对蒸馏水和吡啶不同体积比率下得到的样品进行了形貌表征
图1为实施例1中以纯蒸馏水为溶剂水热反应制备得到的氯化氧铋纳米片的FESEM图，片的厚度约200纳米，大小不均匀，片具有明显的棱角，片与片之间是独立的，没有组装；
图2为实施例1中以蒸馏水和吡啶体积比为2∶1的混合溶剂制备得到的氯化氧铋纳米片的FESEM图，基本形貌为直角四边形，片的厚度约50纳米，片的表面光滑，片与片之间是独立的，没有组装；
图3为实施例1中以蒸馏水和吡啶体积比为1∶2的混合溶剂制备得到的氯化氧铋纳米片的FESEM图，均为去角的直角四边形，片的厚度约20纳米，多数片中间有孔，片与片之间是独立的，没有组装；
上述现象表明，吡啶与蒸馏水的体积比对样品的形貌影响非常大。
实施例2：制备氯化氧铋纳米花：
将0.22克三氯化铋溶于21毫升吡啶中，搅拌30分钟后，转移至25毫升带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在180摄氏度反应12小时。所得产物经三次离心洗涤后烘干，用于表征和测试。
采用飞利浦X’Pert PRO SUPER X射线衍射仪(XRD)对样品物相进行了表征、德国蔡司公司场发射电子扫描显微镜对样品形貌进行了表征、模拟太阳光光催化测试系统和岛津-2550对样品的光催化性质进行了测试、美国麦克(Micromeritics)仪器公司全自动微孔物理吸附和化学吸附分析仪分析了样品的比表面和微孔分布。
图4、图5为本实施例产物的场发射电子扫描照片，表明该产物是由厚度小于20纳米的薄片相互交织构成的纳米花，纳米花的直接为2-3微米。
图6为本实施例产物的X射线衍射图(XRD)，与XRD标准图谱比较，表明了得到的是纯相的四方结构的氯化氧铋晶体，没有杂质峰被检测到，(110)面的衍射峰最强，与标准图谱报道的(101)面衍射峰最强不同，表明制备的样品有取向生长。
图7、图8为本实施例产物在氙灯辐照下(300瓦)光降解有机染料甲基橙的紫外-可见吸收曲线以及与商业化催化剂P25催化效果的对比曲线，由图7可以看出，50毫克氯化氧铋粉末降解100毫升10毫克每升的甲基橙水溶液只需要8分钟，而同样条件下，P25完全降解同样数量的甲基橙水溶液需要十多分钟。
图9为本实施例产物的比表面及微孔分析曲线，结果表明，样品的比表面达到14.88平方米每克，纳米片表面介孔直径约3.7纳米。较大的比表面和介孔的存在可能导致样品具有更大的催化活性。

Claims (1)

1.一种氯化氧铋纳米花的制备方法，包括：分别称量一定量的三氯化铋和量取一定体积的吡啶置于带聚四氟乙烯内胆的不锈钢高压反应釜内，加搅拌子搅拌0.5小时，充分溶解后，密闭反应釜并置于180摄氏度烘箱内，反应6～12小时后，取出反应釜，自然冷却，用乙醇和蒸馏水各洗涤三次，得到样品。
CN2010101973429A 2010-06-03 2010-06-03 一种氯化氧铋纳米花的制备方法 Expired - Fee Related CN101844808B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101973429A CN101844808B (zh) 2010-06-03 2010-06-03 一种氯化氧铋纳米花的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101973429A CN101844808B (zh) 2010-06-03 2010-06-03 一种氯化氧铋纳米花的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101844808A CN101844808A (zh) 2010-09-29
CN101844808B true CN101844808B (zh) 2012-04-25

Family

ID=42769646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101973429A Expired - Fee Related CN101844808B (zh) 2010-06-03 2010-06-03 一种氯化氧铋纳米花的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101844808B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102190671B (zh) * 2011-03-18 2014-02-12 安徽大学 一种锌-1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚纳米带的制备方法
CN103265076B (zh) * 2013-06-07 2015-11-04 南京信息工程大学 一种片状氯氧铋光催化剂的制备方法
CN103736506B (zh) * 2013-12-30 2015-11-18 安徽师范大学 一种光催化剂，其制备方法及用途
CN111041517B (zh) * 2019-12-24 2021-05-11 中国科学院福建物质结构研究所 一种二维铋烯纳米片的制备方法及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101186336A (zh) * 2007-12-05 2008-05-28 北京航空航天大学 一种制备层厚均匀化的卤氧化铋的方法
CN101468813A (zh) * 2007-12-25 2009-07-01 中国科学院兰州化学物理研究所 硫化铋纳米材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101186336A (zh) * 2007-12-05 2008-05-28 北京航空航天大学 一种制备层厚均匀化的卤氧化铋的方法
CN101468813A (zh) * 2007-12-25 2009-07-01 中国科学院兰州化学物理研究所 硫化铋纳米材料的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Qiaofeng Han et al..Preparation of Uniform Bi2S3 Nanorods Using Xanthate Complexes of Bismuth (III).《J. Phys. Chem. C》.2007,第111卷(第38期), *
X.B. Zhao et al..Effect of solvent on the microstructures of nanostructured Bi2Te3 prepared by solvothermal synthesis.《Journal of Alloys and Compounds》.2004,第368卷 *
范春华.锡、铋的纳米材料的合成与性质研究.《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》.2007,(第5期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101844808A (zh) 2010-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Synthesis and characterization of visible light responsive Bi3NbO7 porous nanosheets photocatalyst
CN102773110B (zh) 古币形中空结构SnS2/SnO2复合光催化剂材料的制备方法
CN107149932B (zh) 晶面比例可控的钒酸铋光催化剂的合成及催化剂和应用
CN107308957B (zh) 一种球状Bi2S3/Bi2WO6异质结光催化材料的制备方法
CN102060330B (zh) 一种以微波幅射加热合成钼酸铋八面体纳米颗粒的方法
CN106881126B (zh) 一种钨酸铋/磷酸铋异质结光催化剂及其制备方法和应用
CN101844808B (zh) 一种氯化氧铋纳米花的制备方法
CN100358625C (zh) 一种高光催化活性纳米晶二氧化钛气凝胶的制备方法
CN103626225B (zh) 一种含有束缚单电子氧空位且暴露{001}面锐钛矿二氧化钛纳米晶及其制备方法
CN110124740A (zh) 铈掺杂NH2-UiO-66/硫化铟锌复合可见光催化剂的制备方法
CN109364933A (zh) 一种铜-铋/钒酸铋复合光催化剂的制备和应用
CN106955721A (zh) 一种带状结构的Bi5O7Br纳米光催化材料的制备方法
Ohayon et al. The application of ultrasound radiation to the synthesis of nanocrystalline metal oxide in a non-aqueous solvent
CN110115996A (zh) 一种金钌纳米复合材料及其合成方法、金钌纳米复合材料催化剂、应用
CN104150537B (zh) 一种六方相wo3纳米管及其制备方法
CN106423120A (zh) 一种纳米针状二氧化钛b光催化剂的制备方法
CN116639729A (zh) 一种共生铋系层状铁电Bi7Ti4NbO21半导体材料的制备方法及其应用
CN109364910A (zh) 一种同质异相三氧化钨纳米带光催化剂及其制备方法与应用
CN114308073B (zh) 一种复合催化剂的制备方法及应用
CN109794271B (zh) 一种富氧缺陷超薄PbBiO2Br纳米片的制备方法及其用途
Juntrapirom et al. Boosting photocatalytic coupling of amines to imines over BiOBr: Synergistic effects derived from hollow microsphere morphology
CN106964352B (zh) 新型光催化材料TiO2@Fe2O3、SrTiO3@Fe2O3的制备及应用
CN102583273A (zh) 一种八面体结构的纳米硒化镍的制备方法
CN108745336A (zh) 二氧化钛纳米片/还原石墨烯复合光催化剂及其制备方法
CN109837590A (zh) 一种26面体钽酸钠晶体及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120425

Termination date: 20130603