CN107552038A - 一种纳米线状氧化铋的制法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种C/N掺杂Bi2O3纳米线的合成方法及用途。将1‑4g铋源物质和0.1‑0.6g有机配体溶于100‑160ml有机溶剂中，搅拌溶解。将得到的溶液转移至200mL高温高压反应釜中，在100‑160℃下反应4‑16h，之后冷却至室温。离心分离，得到的产物分别用洗涤溶剂和水交替洗涤各3次，60℃干燥。将干燥后的粉末放入马弗炉中270‑380℃焙烧1‑6h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线。将本发明所制备的材料用于降解水中目标有机污染物，该材料相对于沉淀法合成的Bi2O3颗粒有更高的光催化活性，同时对目标污染物有快速去除的能力；本发明所制备的C/N掺杂Bi2O3纳米线比沉淀法合成的Bi2O3颗粒有更宽的光响应范围，对可见光有更强吸收能力。
Description
技术领域
本发明属于半导体光催化剂领域，具体涉及一种C元素和N元素共掺杂纳米线状Bi2O3的制法和用途。
背景技术
环境内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals, 简称EDCs）是指一类能影响或改变生物体内荷尔蒙的合成、分泌、转运、反应和代谢等活动，从而危害或阻碍生物体的正常生殖、发育或行为等过程的外源性物质。环境内分泌干扰物可分为天然的和人工合成的。天然的如天然雌激素和植物雌激素，人工合成的包含一些药物制剂、农药和各类工业化学品等，如双酚A（BPA）、17-α-乙炔基雌二醇（EE2）、4-n-壬基酚(NP)、4-t-辛基酚(OP）、己烯雌酚（DES）、四溴双酚A（TBBPA）等。自从20世纪90年代，有关研究者发现水体中雌激素会对鱼类产生危害开始，各种有关环境内分泌对动植物产生危害的报道层出不穷，已经引起世界各国的高度关注。
半导体光催化氧化技术是一种新型水处理技术，对多种环境内分泌干扰物有明显的降解效果，具有广泛的应用前景。在常见的光催化剂中，Bi2O3具有优异的光电性能、光稳定好、成本低等优点，使其在降解水体及空气中的污染物等方面有着广泛的应用价值。然而，传统的Bi2O3光催化剂存在诸多缺陷，比如：禁带宽度较大约为2.86 eV（需要的激发能高）；吸收波长在438nm以下（对可见光吸收范围窄）；其光生电子和空穴容易复合，导致量子效率低，这些缺陷制约了其在环境方面的实际应用。
目前对光催化材料的研究主要从三个方面进行：（一）如何延长光生载流子寿命，减少电子-空穴对的再结合；（二）增大光催化剂与目标污染物的接触面积；（三）扩大材料的吸光范围。国内外的研究主要是通过形貌控制制备低维纳米光催化剂，提高光催化剂的比表面积，增大光催化剂与目标污染物的接触面，比表面积的增大有利于目标污染物在催化剂表面的富集；同时，材料内部的纳米级界面可以极大地提高光生载流子的传输能力，延长光生载流子寿命。Bi2O3光催化剂主要有颗粒状、棒状、纳米片状和纳米线状，相比而言纳米线状Bi2O3有更大的比表面积，而且纳米线状结构有利于延长光生载流子的寿命。因此，纳米线状Bi2O3越来越受到研究者的关注。
纳米线状Bi2O3的合成方法主要有：电化学沉积法、化学气相沉积法、静电纺丝法和溶剂热法。Liang Li等[Small, 2006, 2(4); 548-553] 成功制备了核壳结构的Bi–Bi2O3纳米线，但制备过程相当复杂。他们首先以多孔氧化铝为模板并对模板进行预处理，采用电化学沉积法在预处理过的模板上合成金属铋纳米线；然后将金属铋纳米线放入电炉中升温使之发生缓慢氧化反应（升温程序为：以100℃/h的升温速率从室温升高到500℃，分别在100℃、200℃、300℃、400℃和500℃保持4h）；最后使材料以100℃/h的降温速率冷却到室温，得到核壳结构的Bi–Bi2O3纳米线。Yongfu Qiu等[CrystEngComm, 2011, 12; 1843-1850] 以金属铋为铋源，采用一个特殊的装置合成纳米线状Bi2O3。合成过程可以简述为：（1）在一个水平放置的管式炉中放置一个石英管（石英管有两个进气口和一个出气口），在石英管内放入金属铋粉末；（2）先用高纯度的氮气排干净石英管中的空气，然后升温至800℃；（3）通入氧气8h，得到的黄色产物，即为纳米线状Bi2O3。但是这种方法制备的纳米线状Bi2O3，由于使用金属铋为铋源，导致成本较高，且制备过程复杂。此方法制备的纳米线状Bi2O3在200W氙灯下降解20mg/L的橙黄G，光照15h后降解率仅为90%左右，降解时间过长。Changhua Wang等[Journal of Colloid and Interface Science, 2009, 333; 242-248]通过静电纺丝法合成了线状结构非常理想的Bi2O3纳米纤维，然而此催化剂在50W高压汞灯照射2h后，对罗丹明B的去除率才能达到93%，去除效果依然不够理想。Jungang Hou等[Applied CatalysisB: Environmental, 2013, 142-143; 504-511]以Bi(NO3)3·5H2O和苯甲醇为原料，在高压反应釜中210℃下反应24h，得到前驱体，在300℃下对前驱体煅烧5h，即得纳米线状Bi2O3。以300W氙灯为光源，60min后此催化剂对罗丹明B的去除率就可达到98%，仅需15min此催化剂对甲基橙的去除率就可以达到96%，取得了非常好的去除效果。然而合成过程中使用了较高的温度，合成时间需要24h，导致合成能耗很高，而且此方法得到的纳米线状结构与Changhua Wang等[Journal of Colloid and Interface Science, 2009, 333; 242-248]通过静电纺丝法得到纳米线状结构差距较大，形貌不够理想。
而要将纳米线状Bi2O3用于降解水体中的环境内分泌干扰物，必须尽可能降低制备成本，同时必须具备优异的光催化性能。
利用上述已有技术制备的纳米线状Bi2O3光催化剂存在的问题是：
（1）采用电化学沉积法和化学气相沉积法制备纳米线状Bi2O3的过程较为复杂，而且合成的费用较高；
（2）Changhua Wang等[Journal of Colloid and Interface Science, 2009, 333;242-248]通过静电纺丝法合成的纳米线状Bi2O3，对目标污染物的去除效果不佳；
（3）Jungang Hou等[Applied Catalysis B: Environmental, 2013, 142-143; 504-511]等通过溶剂热法得到的纳米线状Bi2O3，虽然此催化剂对目标污染物有很好的去除效果，但合成过程中能耗较大，且材料的纳米线状结构不理想。
发明内容
针对现在技术中存在的问题，本发明提出一种C/N掺杂Bi2O3纳米线的合成方法及其对高毒性、低浓度的环境内分泌干扰物的快速降解。本发明的目的是将介孔纳米线状催化剂的吸附性能和C/N掺杂Bi2O3的高催化活性相结合，利用介孔纳米线状催化剂的高效吸附性能，实现对目标污染物的快速富集，并通过C/N掺杂拓展其可见光响应范围，提高光催化剂的催化活性，最终实现对目标污染物的高效快速去除。
所述的C/N掺杂Bi2O3纳米线的直径大约在30nm左右，长度大于5µm，图1是本发明方法合成出的C/N掺杂Bi2O3纳米线的SEM图；图2是本发明合成的C/N掺杂Bi2O3纳米线的XRD图，表明其晶型为β-Bi2O3，且无其它杂峰；元素分析结果表明C/N掺杂Bi2O3纳米线的C含量在1%-4%之间，N含量在1%-2%之间，综合XRD和元素分析结果可知，C/N掺杂为晶格外掺杂，并未改变β-Bi2O3的晶格；图3为BET测试结果，所得的C/N掺杂Bi2O3纳米线属于介孔材料，比表面积在16-20m2/g之间，相比沉淀法[Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3:5119-5129]合成的Bi2O3颗粒（比表面积5.6m2/g）比表面积有了较大的提高。所述的C/N掺杂Bi2O3纳米线具有优异的光催化性能，可以对目标污染物实现快速去除。
本发明中C/N掺杂Bi2O3纳米线的合成方法包括以下几个步骤：
1.将1-4g铋源物质溶于100-160mL的溶剂中；
2.向第一步得到的溶液中加入0.1-0.6g配体物质，室温下搅拌溶解；
3.将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，100-160℃下反应4-16h；
4.第四步，离心分离第三步的产物，得到的产物分别用两种洗涤溶剂各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中270-380℃焙烧1-6h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线。
所述铋源物质可以选择氯化铋、硝酸铋、硫酸铋或氢氧化铋。
所述溶剂可以选择甲酰胺或二甲基甲酰胺（DMF）。
所述配体可以选择邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸或4,4'-联苯二甲酸。
所述洗涤溶剂可选择乙醇、甲醇、丙酮、氯仿、二甲基甲酰胺（DMF）、超纯水或丁醇。
将本发明制备的C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL含有目标污染物的水溶液中，在氙灯或太阳光照射条件下，可以实现对目标污染物的快速催化降解。将实施例所得的催化剂在500W的氙灯下降解BPA溶液（溶液中BPA的浓度为10mg/L，pH为5.8；光催化剂用量为0.5g/L），降解过程中BPA浓度剩余百分数变化如图5，从图可看出，本发明C/N掺杂Bi2O3纳米线，仅光照24min对BPA的去除率可以达到99.8%；而沉淀法合成的Bi2O3颗粒，在相同实验条件下，对BPA的去除率仅为66.2%。本发明C/N掺杂Bi2O3纳米线，实现了对水溶液中BPA的快速去除。
所述的目标污染物是双酚A（BPA）、17-α-乙炔基雌二醇（EE2）、4-n-壬基酚(NP)、4-t-辛基酚(OP）、己烯雌酚（DES）或四溴双酚A（TBBPA）。
本发明的优点在于：
（1）本发明的制备方法简单、操作简便、反应条件温和、成本较低、环境友好、经济高效。
（2）利用本发明的方法，制备的C/N掺杂Bi2O3纳米线光催化剂为介孔材料，具有较大的比表面积，有利于目标污染物在催化剂表面富集，有利于光催化反应的进行。
（3）纳米线状结构极大地增加了光催化剂与目标污染物的接触面，增加了反应的活性位点。同时，纳米线状结构有利于提高光生载流子寿命，减少电子-空穴对的再结合，从而进一步增强材料的光催化性能。
（4）所制备的光催化剂在很宽的可见光范围都有较强的吸收，因此，可充分利用可见光。图4 是本发明合成出的C/N掺杂Bi2O3纳米线的紫外-可见漫反射光谱，由图可见，C/N掺杂Bi2O3纳米线的禁带宽度为2.41eV，可见光吸收范围在527nm以下；而沉淀法合成的Bi2O3颗粒的禁带宽度为2.89eV，可见光吸收范围在438nm以下。说明C/N掺杂大大拓展了材料在可见光区的吸收。
（5）本发明所提供的C/N掺杂Bi2O3纳米线光催化剂，仅可见光照射24min对10mg/L的BPA溶液的去除率高达99.8%，可对水中低浓度高毒性的环境内分泌干扰物实现快速的可见光降解，在水的深度净化处理方面有很好的应用前景。
（6）本发明所提供的C/N掺杂Bi2O3纳米线光催化剂的制备及应用方法可以推广应用于其它有机污染物的光催化降解，在治理水中有机污染物方面有广泛的应用前景。
附图说明
图1 本发明方法合成的C/N掺杂Bi2O3纳米线的SEM图；
图2 本发明方法合成的C/N掺杂Bi2O3纳米线的XRD图；
图3 本发明方法合成的C/N掺杂Bi2O3纳米线的BET图：（a）C/N掺杂Bi2O3纳米线，（b）沉淀法合成的Bi2O3颗粒；
图4 本发明方法合成的C/N掺杂Bi2O3纳米线和沉淀法合成的Bi2O3颗粒的紫外-可见漫反射光谱：（a）C/N掺杂Bi2O3纳米线，（b）沉淀法合成的Bi2O3颗粒；
图5 本发明方法合成的C/N掺杂Bi2O3纳米线和沉淀法合成的Bi2O3颗粒对BPA的去除率随时间的变化图；纵坐标为污染物的剩余分数（C/C0），横坐标为时间（t/min）。
具体实施方式
实施例1：
1. 将2.1g氯化铋溶于160mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.1g 邻苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，160℃下反应16h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用乙醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中270℃焙烧1h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L EE2溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照24min后，去除率达到90%。
实施例2：
1. 将1.9g氯化铋溶于100mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.3g 对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应12h；
4.离心分离第三步的产物，得到的产物分别用甲醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中310℃焙烧2h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L BPA溶液中。暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照30min后，去除率达到91%。
实施例3
1. 将1.5g氢氧化铋溶于120mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.2g 4,4'-联苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，140℃下反应15h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用丙酮和乙醇各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中280℃焙烧2h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 4-n-壬基酚(NP)溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照25min后，去除率达到89%。
实施例4
1. 将1.2g氯化铋溶于100mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.2g间苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应12h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用甲醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中300℃焙烧2h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L双酚A（BPA）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照30min后，去除率达到91%。
实施例5：
1. 将1.4g氢氧化铋溶于120mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.1g对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应15h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用丙酮和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中300℃焙烧3h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 17-α-乙炔基雌二醇（EE2）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照24min后，去除率达到92%。
实施例6：
1. 将1.1g硫酸铋溶于120mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.1g对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，140℃下反应13h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用氯仿和乙醇各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中350℃焙烧2h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 4-n-壬基酚（NP） 溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照30min后，去除率达到88%。
实施例7：
1. 将3.2g氢氧化铋溶于160mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.6g对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，160℃下反应16h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用氯仿和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中380℃焙烧6h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 4-t-辛基酚（OP）溶液中。暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照26min后，去除率达到85%。
实施例8：
1. 将1.4g氢氧化铋溶于140mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.4g对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应14h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用丁醇和乙醇各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中300℃焙烧4h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 四溴双酚A（TBBPA） 溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照25min后，去除率达到83%。
实施例9：
1. 将1.3g硝酸铋溶于100mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.1g 邻苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，100℃下反应12h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用乙醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中370℃焙烧1h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 双酚A（BPA） 溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解看，在光照27min后，去除率达到90%。
实施例10
1. 将1.1g硝酸铋溶于120mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.1g 间苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，120℃下反应10h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用乙醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中360℃焙烧3h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 17-α-乙炔基雌二醇（EE2） 溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照28min后，去除率达到91%。
实施例11：
1. 将1.3g硫酸铋溶于140mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.2g对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，140℃下反应12h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用甲醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中300℃焙烧2h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 4-n-壬基酚(NP) 溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照25min后，去除率达到89%。
实施例12：
1. 将2.1g氯化铋溶于150mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.3g 邻苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，160℃下反应10h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用丙酮和乙醇各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中350℃焙烧2h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 4-t-辛基酚(OP）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照30min后，去除率达到91%。
实施例13：
1. 将3.2g硝酸铋溶于180mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.2g对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应12h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用氯仿和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中310℃焙烧3h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L双酚A（BPA）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照24min后，去除率达到94%。
实施例14：
1. 将2.0 g硝酸铋溶于150mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.6g间苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，160℃下反应16h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用乙醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中330℃焙烧3h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L四溴双酚A（TBBPA）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解。在光照30min后，去除率达到85%。
实施例15：
1. 将2.9g硝酸铋溶于160mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.2g对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应16h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用二甲基甲酰胺（DMF）和乙醇各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中300℃焙烧4h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L双酚A（BPA）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解。在光照25min后，去除率达到96%。
实施例16：
1. 将3.2g硝酸铋溶于160mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.4g对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应14h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用丙酮和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中320℃焙烧5h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 17-α-乙炔基雌二醇（EE2）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照25min后，去除率达到93%。
实施例17：
1.将2.8g硫酸铋溶于120mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.2g对苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，140℃下反应12h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用丙酮和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中290℃焙烧5h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 4-n-壬基酚(NP)溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照26min后，去除率达到86%。
实施例18：
1. 将3.4g硝酸铋溶于140mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.2g邻苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应12h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用氯仿和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中310℃焙烧2h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 4-t-辛基酚(OP）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照30min后，去除率达到89%。
实施例19：
1. 将2.7g硝酸铋溶于120mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.2g4,4'-联苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应10h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用乙醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中300℃焙烧3h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L双酚A（BPA）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照25min后，去除率达到95%。
实施例20：
1. 将2.4g硝酸铋溶于120mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.3g4,4'-联苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，150℃下反应10h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用乙醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中300℃焙烧3h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，
将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L双酚A（BPA）溶液中，暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照28min后，去除率达到91%。
实施例21：
1. 将2.1g硫酸铋溶于150mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.2g 4,4'-联苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，160℃下反应12h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用乙醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中300℃焙烧2h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 17-α-乙炔基雌二醇（EE2）溶液中。暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照20min后，去除率达到92%。
实施例22：
1. 将4.0g氢氧化铋溶于150mL的甲酰胺中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.3g 4,4'-联苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，140℃下反应16h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用乙醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中350℃焙烧3h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L 4-n-壬基酚(NP) 溶液中。暗处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解。在光照30min后，去除率达到76%。
实施例23：
1. 将2.9g硝酸铋溶于160mL的二甲基甲酰胺（DMF）中；
2. 向第一步得到的溶液中加入0.6g 4,4'-联苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
3. 将第二步得到的溶液转入200mL的反应釜中，160℃下反应15h；
4. 离心分离第三步的产物，得到的产物分别用甲醇和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中320℃焙烧3h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线，将5mg所得C/N掺杂Bi2O3纳米线加入到10mL 10 mg/L己烯雌酚（DES） 溶液中，处放置30min后在500W氙灯照射下进行光催化降解，在光照27min后，去除率达到86%。
Claims (3)
1.一种C/N掺杂Bi2O3纳米线的合成方法，其步骤包括：
（1）将1-4g铋源物质，铋源物质为氯化铋、硝酸铋、硫酸铋、氢氧化铋；所述溶剂为甲酰胺或二甲基甲酰胺（DMF），溶于100-160mL的溶剂中；
（2）向步骤（1）得到的溶液中加入0.1-0.6g配体物质，配体物质为邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、4,4'-联苯二甲酸，室温下搅拌溶解；
（3）将步骤（2）得到的溶液转入200mL的反应釜中，100-160℃下反应4-16h；
（4）离心分离步骤（3）的产物，得到的产物分别用两种洗涤溶剂，洗涤溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、氯仿、二甲基甲酰胺（DMF）、超纯水、丁醇，各洗3次，在60℃下干燥，将干燥后所得的粉末放入马弗炉在270℃-380℃温度下焙烧1-6h，即可得到C/N掺杂Bi2O3纳米线。
2.如权利要求1所述方法制备的C/N掺杂Bi2O3纳米线，其特征在于所述的C/N掺杂Bi2O3纳米线的直径大约在30nm左右，长度大于5µm，其晶型为β-Bi2O3，C含量在1%-4%之间，N含量在1%-2%之间，所得的C/N掺杂Bi2O3纳米线属于介孔材料，比表面积在16-20m2/g之间。
3.一种C/N掺杂Bi2O3纳米线的用途，其特征在于，所提供的C/N掺杂Bi2O3纳米线，可对水中低浓度高毒性的环境内分泌干扰物双酚A（BPA）、17-α-乙炔基雌二醇（EE2）、4-n-壬基酚(NP)、4-t-辛基酚(OP）、己烯雌酚（DES）、四溴双酚A（TBBPA）实现快速的可见光降解。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109205670A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-15 | 湖南柿竹园有色金属有限责任公司 | 一种无机纤维态铋化合物及其应用 |
| CN109888206A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-06-14 | 江苏理工学院 | 一种锂离子电池负极材料Bi/Bi2O3/C及其制备和应用 |
| CN110075892A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-02 | 莆田学院 | 一种光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111554519A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-18 | 陈志林 | 一种α-Bi2O3负载碳材料的超级电容器电极材料及其制法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101311360A (zh) * | 2008-04-16 | 2008-11-26 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一维单晶氧化铋纳米材料的合成方法 |
| CN102787355A (zh) * | 2012-09-07 | 2012-11-21 | 江西理工大学 | 一种α-Bi2O3单晶微米棒的制备方法 |
| KR20130026183A (ko) * | 2011-09-05 | 2013-03-13 | 중앙대학교 산학협력단 | 1차원 구조의 금속-유기 골격구조 화합물, 그의 제조방법, 그를 이용한 용도 및 그로부터 얻어진 로드형의 금속산화물 |
| CN103466701A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-25 | 新疆大学 | 一种固相化学反应制备三氧化二铋纳米线的方法 |
| CN106179314A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-12-07 | 南京工业大学 | 一种多组分复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN106984298A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-07-28 | 云南大学 | 一种纳米片状氧化铋的制法和用途 |
-
2017
- 2017-09-05 CN CN201710791300.XA patent/CN107552038A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101311360A (zh) * | 2008-04-16 | 2008-11-26 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一维单晶氧化铋纳米材料的合成方法 |
| KR20130026183A (ko) * | 2011-09-05 | 2013-03-13 | 중앙대학교 산학협력단 | 1차원 구조의 금속-유기 골격구조 화합물, 그의 제조방법, 그를 이용한 용도 및 그로부터 얻어진 로드형의 금속산화물 |
| CN102787355A (zh) * | 2012-09-07 | 2012-11-21 | 江西理工大学 | 一种α-Bi2O3单晶微米棒的制备方法 |
| CN103466701A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-25 | 新疆大学 | 一种固相化学反应制备三氧化二铋纳米线的方法 |
| CN106179314A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-12-07 | 南京工业大学 | 一种多组分复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN106984298A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-07-28 | 云南大学 | 一种纳米片状氧化铋的制法和用途 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109205670A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-15 | 湖南柿竹园有色金属有限责任公司 | 一种无机纤维态铋化合物及其应用 |
| CN109205670B (zh) * | 2018-10-19 | 2021-02-26 | 湖南柿竹园有色金属有限责任公司 | 一种无机纤维态铋化合物及其应用 |
| CN109888206A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-06-14 | 江苏理工学院 | 一种锂离子电池负极材料Bi/Bi2O3/C及其制备和应用 |
| CN109888206B (zh) * | 2019-01-23 | 2021-09-28 | 江苏理工学院 | 一种锂离子电池负极材料Bi/Bi2O3/C及其制备和应用 |
| CN110075892A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-02 | 莆田学院 | 一种光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111554519A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-18 | 陈志林 | 一种α-Bi2O3负载碳材料的超级电容器电极材料及其制法 |
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