CN104947178B - 大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法 - Google Patents
大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104947178B CN104947178B CN201410113625.9A CN201410113625A CN104947178B CN 104947178 B CN104947178 B CN 104947178B CN 201410113625 A CN201410113625 A CN 201410113625A CN 104947178 B CN104947178 B CN 104947178B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- ethylene glycol
- nanocrystalline
- preparation
- reaction
- 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.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 14
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 abstract description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 abstract 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 abstract 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 2
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012956 testing procedure Methods 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 210000004883 areola Anatomy 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属Bi纳米晶的制备方法。采用乙二醇为溶剂及还原剂,加入乙二醇甲醚调节溶液粘度,通过水热法制备得到了大空腔的空心球状Bi纳米晶;该金属Bi的制备方法包括以下步骤:向25 ml乙二醇溶液中加入5 ml乙二醇甲醚;将Bi(NO3)3·5H2O或Bi(NO3)3溶于上述溶液中,搅拌得到均匀溶液;将上述反应液置于反应釜中,在180 ℃下水热反应24 h;反应结束后洗涤即得空心球状Bi颗粒。该反应介质所得的Bi颗粒,具有大的空腔及比表面积,可以有效地提高材料的光催化性能。应用该方法所得的产物在光催化性能测试中表现出了优异的光催化去除重金属离子Gr(Ⅵ) 的活性及吸附性能,表明其在除去工业废水中的污染物方面具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种Bi纳米晶及其制备方法,特别是一种大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法,属于无机纳米材料制备领域。
背景技术
近年来,空心球状纳米结构材料由于其大的比表面积及独特的物理和化学性质受到了广泛关注。同时,其在催化、传感器、锂电池、药物输送、纳米反应器等方面也具有广泛的应用。相当大的努力已被致力于设计和制备形貌及微结构可控的空心球状纳米结构。常用制备方法有溶剂热法、声化学法、溶胶-凝胶法和化学气相沉积法(CVD),一般而言,空心球的制备过程中大多借助模板剂,然而,拆除模板的过程非常复杂,特别是金属,不能借助空气助燃法,因此,探索无模板剂的方法制备空心球纳米晶仍是当下迫切需要解决的问题。
文献(Catalysis Communications 42(2013)14–19)报道了利用PVP作为表面活性剂制备空心球形Bi颗粒(见图2a),这种制备过程的缺点是表面活性剂的去除需要采用大量溶剂洗涤,而且,他们所制备的Bi空心球空腔直径较小,故比表面积较小,在紫外光激发下(见图2b),Cr(Ⅵ)完全降解需要的时间长,需40分钟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:向乙二醇中加入乙二醇甲醚,搅拌,得到均匀的溶液,其中乙二醇与乙二醇甲醚的体积比为5:1;
步骤二:将Bi(NO3)3·5H2O或Bi(NO3)3加入步骤1所得溶液中,搅拌,得到均匀的溶液;
步骤三:将步骤二溶液置于反应釜中在180℃水热反应;
步骤四:反应结束后洗涤即得空心球状Bi纳米晶。
步骤二中所述的Bi(NO3)3·5H2O或Bi(NO3)3摩尔浓度为1/15M;所述的搅拌时间不少于0.5小时。
步骤三中所述的水热反应时间至少为24h。
本发明有以下显著优点:1、操作简单,方法独特,无需加入任何表面活性剂,仅通过加入另外一种溶剂就得到了具有大空腔的Bi空心球纳米晶;2、利用乙二醇甲醚与乙二醇的沸点不同使乙二醇甲醚形成气泡,从而诱导Bi空心球的成核与成晶;3、采用混合反应介质,由于乙二醇甲醚同样具有还原性并且可以溶解硝酸铋,因而在水热条件下,均相成核,生长成均匀大空腔Bi纳米空心球;4、产品的后处理较简单,因为乙二醇甲醚与乙二醇都是易被除去的溶剂,不像表面活性剂那样能较强烈地吸附在金属颗粒表面,需要大量溶剂洗涤除去。该金属Bi纳米晶具有大的比表面积,在光催化性能测试中表现出了良好的光催化活性,有望在光催化降解污染物及水分解制氢、高温固体氧化物燃料电池、气体传感器等领域具有良好的应用。
附图说明
图1是本发明利用乙二醇甲醚及乙二醇混合介质水热制备具有大空腔的Bi空心球纳米晶的流程示意图。
图2为现有技术Bi空心球纳米晶的电镜图(a)及其对Cr(Ⅵ)的光催化降解图(b)。
图3是本发明实施例1和实施例2产物的透射电镜图片(a为实施例1,b为实施例2)。
图4是本发明实施例1的光催化性能图(对Cr(Ⅵ)的降解图)。
图5是本发明实施例2的光催化性能图(对Cr(Ⅵ)的降解图)。
图6为本发明对比例的透射电镜图片。
图7为本发明对比例的光催化性能图(对Cr(Ⅵ)的降解图)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
结合图1,本发明的一种大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将5mL乙二醇甲醚加入到25mL乙二醇中,搅拌,得到均匀的澄清溶液;
步骤二:将2mmol Bi(NO3)3·5H2O溶解于步骤一得到的溶液中,搅拌30分钟,得到澄清的反应液;
步骤三:将步骤二所得的反应液在密闭反应釜中恒温反应,反应温度180℃,反应时间为24h;
步骤四:将步骤三所得到的产物洗涤、干燥后即得空心球状Bi纳米晶。
所得产物的透射电镜图片如图3(a)所示,产物形成了由小颗粒组成的大空腔薄壁空心球形结构。
步骤五:将所制备的空心球状Bi纳米晶即催化剂20mg分散于20mL浓度为40mg L-1的K2Cr2O7溶液中,暗室中吸附60分钟已确保达到吸附-脱附平衡。然后将溶液移至光催化装置中,500W汞灯下照射,并不断搅拌。每隔5分钟,取出4mL溶液,离心除去催化剂粉末,然后在紫外-可见分光光度计上测试未降解的Cr(Ⅵ)的吸光度,并采用朗伯-比尔定律计算相应的未降解的Cr(Ⅵ)量。
所得产物的光催化性能图如图4所示,由光催化降解率图4可以看出,紫外光照射15min后,重铬酸钾中的Cr(Ⅵ)被完全还原。
实施例2
结合图1,本发明的一种大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将5mL乙二醇甲醚加入到25mL乙二醇中,搅拌,得到均匀的澄清溶液;
步骤二:将2mmol Bi(NO3)3溶解于步骤一得到的溶液中,搅拌30分钟,得到澄清的反应液;
步骤三:将步骤二所得的反应液在密闭反应釜中恒温反应,反应温度180℃,反应时间为24h;
步骤四:将步骤三所得到的产物洗涤、干燥后即得空心球状Bi纳米晶。
所得产物的透射电镜图片如图3(b)所示,产物形成了由小颗粒组成的大空腔薄壁空心球形结构。
所得产物的透射电镜图片3(b)所示,产物形成了由小颗粒组成的小空腔厚壁空心球状结构,颗粒分散性良好。
测试步骤同实施例1步骤五,由光催化降解率图5可以看出,0min时,即暗室中吸附60min后,Cr(Ⅵ)已经完全被吸附。
对比例
结合图1,本发明对比例制得的不规则形状的Bi纳米晶的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将2mmol Bi(NO3)3·5H2O溶解于30ml乙二醇中,搅拌30分钟,得到澄清的反应液;
步骤二:将步骤一所得的反应液在密闭反应釜中恒温反应,反应温度180℃,反应时间为24h;
步骤三:将步骤二所得到的产物洗涤、干燥后即得空心球状Bi纳米晶。
所得产物的透射电镜图片如图6所示,产物为由小颗粒团聚而成的不规则形状的颗粒。
测试步骤同实施例1步骤五,所得产物的光催化性能图如图7所示,由光催化降解率图7可以看出,紫外光照射50min后,重铬酸钾中Cr(Ⅵ)的降解率为84%左右。
Claims (3)
1.一种大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:向乙二醇中加入乙二醇甲醚,搅拌,得到均匀的溶液,其中,所述的乙二醇与乙二醇甲醚的体积比为5:1;
步骤二:将Bi(NO3)3·5H2O或Bi(NO3)3加入步骤1所得溶液中,搅拌,得到均匀的溶液;
步骤三:将步骤二溶液置于反应釜中在180℃水热反应;
步骤四:反应结束后洗涤即得空心球状Bi纳米晶。
2.根据权利要求1所述的大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法,其特征在于,步骤二中所述的Bi(NO3)3·5H2O或Bi(NO3)3摩尔浓度为1/15M;所述的搅拌时间不少于0.5小时。
3.根据权利要求1所述的大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法,其特征在于,步骤三中所述的水热反应时间至少为24h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410113625.9A CN104947178B (zh) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | 大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410113625.9A CN104947178B (zh) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | 大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104947178A CN104947178A (zh) | 2015-09-30 |
CN104947178B true CN104947178B (zh) | 2017-04-19 |
Family
ID=54162224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410113625.9A Active CN104947178B (zh) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | 大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104947178B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105642271B (zh) * | 2015-12-31 | 2018-05-04 | 山西省交通科学研究院 | 一种沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料及其制备方法 |
CN108199032B (zh) * | 2018-01-20 | 2020-02-07 | 西南大学 | 碳包覆纳米空心铋单质的制备及其碱性电池应用 |
CN114832152B (zh) * | 2022-04-27 | 2023-06-30 | 广州贝奥吉因生物科技股份有限公司 | 一种光热抗菌医用可注射水凝胶及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101693557A (zh) * | 2009-10-19 | 2010-04-14 | 青岛科技大学 | 一种制备钨酸铋空心球的新方法 |
CN102513134A (zh) * | 2011-11-03 | 2012-06-27 | 山东大学 | 一种硫化铋纳米粒子/氯氧化铋复合光催化材料及其制备方法 |
CN102786699A (zh) * | 2012-08-13 | 2012-11-21 | 浙江大学 | 一种表面peg化的聚合物空心球及其制备方法 |
-
2014
- 2014-03-25 CN CN201410113625.9A patent/CN104947178B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101693557A (zh) * | 2009-10-19 | 2010-04-14 | 青岛科技大学 | 一种制备钨酸铋空心球的新方法 |
CN102513134A (zh) * | 2011-11-03 | 2012-06-27 | 山东大学 | 一种硫化铋纳米粒子/氯氧化铋复合光催化材料及其制备方法 |
CN102786699A (zh) * | 2012-08-13 | 2012-11-21 | 浙江大学 | 一种表面peg化的聚合物空心球及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Synthesis and Characterization of Bismuth Single-Crystalline Nanowires and Nanospheres;Junwei Wang,et al.;《Inorganic Chemistry》;20041021;第43卷(第23期);7552-7556 * |
Synthesis and shape evolution of bismuth selenide hollow nanospheres;Jun Li,et al.;《Solid State Communications》;20080425(第147期);36-40 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104947178A (zh) | 2015-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106732818B (zh) | 基于二氧化钛的双层中空材料及其制备方法与在硫化氢光催化处理中的应用 | |
CN106824246B (zh) | 一种TiO2/g-C3N4复合可见光催化剂的制备方法 | |
CN105664979B (zh) | 一种纳米介孔微球状Ln-Bi5O7I光催化剂及其制备方法 | |
CN106955726B (zh) | 一种选择性降解环丙沙星的分子印迹催化膜及制备方法 | |
Xie et al. | Degradation of methylene blue through Fenton-like reaction catalyzed by MoS2-doped sodium alginate/Fe hydrogel | |
CN104947178B (zh) | 大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法 | |
CN105435764B (zh) | 一种复合型介孔光催化剂及其制备方法 | |
CN108786893A (zh) | 一种铜掺杂碳氮聚合体多相芬顿催化剂及其合成与应用 | |
CN105582913A (zh) | 一种具有蛋黄-蛋壳结构PtSiO2催化剂的制备方法 | |
CN104084215B (zh) | 一种制备三维有序大孔BiVO4负载的Fe2O3和贵金属光催化剂及制备方法 | |
CN103803615B (zh) | 一种氧化铝干胶的制备方法 | |
CN105749970A (zh) | 一种海藻酸钙-石墨烯-纳米金复合物水凝胶催化剂的制备方法 | |
CN107098940B (zh) | 一种菱形十二面体空心鞣酸钾纳米粒子及其制备方法 | |
CN106587166A (zh) | 一种氧化铁介晶纳米粒子及其合成方法和应用方法 | |
CN106732679A (zh) | 一种可见光催化的复合材料及其制备方法与在水处理中的应用 | |
CN105056986B (zh) | 一种制备片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法及催化剂用途 | |
CN106902890A (zh) | 一种Cu‑BTC/钒酸铋/SWCNTs三元异质结构光催化剂及制备方法和应用 | |
CN105944747A (zh) | Ag2CrO4负载的g-C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN107754797A (zh) | 一种纳米Cu2O@多孔碳复合光催化材料及其制备方法 | |
CN105879910A (zh) | 一种聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)/纳米银复合微球及其制备方法 | |
CN106984324A (zh) | 可见光响应型笼型结构钒酸铜水合物光催化剂的制备方法 | |
CN109174049A (zh) | 印迹多孔吸附锂/铷离子材料的制备方法及应用 | |
CN106220866A (zh) | 一种对铜离子具有高吸附性磁性水凝胶的制备方法 | |
CN105879896B (zh) | Cu3B2O6/g‑C3N4异质结光催化剂的制备方法及其降解亚甲基蓝染料废水的方法 | |
Zheng et al. | An all-in-one photocatalyst: Photocatalytic reduction of Cr (VI) and anchored adsorption of Cr (III) over mesoporous titanium@ sulfonated carbon hollow hemispheres |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |