專利名稱：一種鎢酸鉍納米片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米片及其制備方法，特別是一種鎢酸鉍納米片及其制備方法，屬于無機納米材料及合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，環(huán)境污染問題日益嚴重，能源緊缺問題也迫在眉睫。在面臨上述兩大危機的勢態(tài)之下，人們展開了污染治理、保護環(huán)境的科學研究。以半導體為催化劑，利用太陽光催化氧化降解污染物質(zhì)作為一種有效的治理污染方法，成為環(huán)境保護科學研究的一個熱 點。在如上的研究背景下，各國研究工作者開發(fā)出了多種半導體納米材料，如二氧化鈦、氧化鋅、三氧化鎢等，用于污染物的治理及新能源的獲取。以二氧化鈦為例，雖然納米二氧化鈦具有很高的穩(wěn)定性、較強的光催化能力，無毒無污染等突出的優(yōu)點。但是，二氧化鈦禁帶寬度為3. 2電子伏，這就意味著二氧化鈦只能吸收與之匹配的波長小于387納米的入射光子，光吸收僅僅限于紫外光區(qū)，此波段的光能量占照射到地面的太陽光的5%?？梢姽獠糠值谋壤继柲艿?5%，而實際到達地表的太陽輻射能量集中于460 500納米波長范圍。因此如何高效地利用自然光進行光催化反應(yīng)，開發(fā)能夠被可見光激發(fā)的光催化劑正日益引起人們的興趣。近年來，更多的研究工作者將研究的重點放在了尋找具有不同晶體形貌的雙相金屬氧化物上，通過拓展光吸收范圍至可見光區(qū)，以開發(fā)新型光催化劑。最近的許多研究發(fā)現(xiàn)，鎢酸鉍(Bi2WO6)為層狀結(jié)構(gòu)，含有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)片層，具有介電、發(fā)光、離了導體、催化等特性，廣泛應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域(Ju ffu, Fang Duan, et al, J. Phys. Chem. C 2007,111,12866-12871)。并且，最為關(guān)鍵的是，鎢酸鉍具有可見光光催化性能，可用于在可見光下光解水和降解有機污染物。(Dekun Ma, Shaoming Huang, et al, J. Phys. Chem. C 2009,113,4369-4374)李貴生等合成了由鶴酸秘納米片沿任意方向堆疊而成的微球(Guisheng Li,Dieqing Zhang, et al, Environ. Sc1. Technol. 2010,44,4276-4281),但是，組成該微球的納米片完全生長在一起，無法分離開來，并且球心處為實體結(jié)構(gòu)。然而，沿同一特定方向堆疊的鎢酸鉍納米片未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎢酸鉍納米片及其制備方法。本發(fā)明提供一種鎢酸鉍納米片，其特征在于鎢酸鉍納米片近方形，單片片層厚度為10 100納米，長和寬為I 20微米；多片鎢酸鉍納米片沿同一特定方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。本發(fā)明提供一種鎢酸鉍納米片的制備方法，其特征在于包括如下步驟(I)將可溶于酸的鉍鹽加入到濃硝酸中，初步攪拌后加入去離子水進行溶解稀釋； 另外將鎢酸鹽加入到10wt% 28wt%的氨水中攪拌溶解；將溶有鉍鹽的硝酸溶液滴加到溶有鎢酸鹽的氨水溶液中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液；(2)然后將懸浮液在高壓反應(yīng)釜中373 473K的溫度下進行水熱反應(yīng)處理6 72小時，停止反應(yīng)后，采用過濾或離心的方法得到將沉淀產(chǎn)物，然后用去離子水洗滌，經(jīng)干燥后得到鎢酸鉍納米片。步驟(I)中所述的可溶于酸的鉍鹽為無水或帶有結(jié)晶水的硝酸鉍、碳酸氧鉍、氯氧化鉍、三氯化鉍中的一種或其組合。步驟⑴中所述的濃硝酸質(zhì)量為可溶于酸的鉍鹽質(zhì)量的I 5倍。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎢酸鉍納米片的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的去離子水的質(zhì)量是加入的濃硝酸質(zhì)量的I 4倍；去離子水的添加量需保證最終懸浮液中氨物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在5wt%以上。 步驟(I)中所述的鎢酸鹽為鎢酸鈉、鎢酸鉀中的一種或其組合。步驟(I)中所述的鎢酸鹽，鎢元素與鉍元素的物質(zhì)的量之比為1:1 2。步驟(I)中所述的溶有鉍鹽的硝酸溶液與溶有鎢酸鹽的氨水溶液體積之比為
I 0. 6 10。通過上述制備方法得到的鎢酸鉍為Bi2WO6型，其晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS =73-1126)相吻合。形貌為為方形的納米片，單片片層厚度在10納米 100納米之間，長和寬在I微米 20微米之間。多片鎢酸鉍納米片沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。該產(chǎn)物在污染治理、環(huán)境保護、衛(wèi)生醫(yī)療、新能源制備等領(lǐng)域都具有很高的潛在應(yīng)用價值。


圖1: (a)由實施例2制得的鎢酸鉍納米片的X射線粉末衍射圖譜；(b)由實施例6制得的鎢酸鉍納米片的X射線粉末衍射圖譜。圖2 :由實施例2制得的鎢酸鉍納米片的掃描電鏡照片。圖3 :由實施例2制得的鎢酸鉍納米片的掃描電鏡照片。圖4 :由實施例6制得的鎢酸鉍納米片的掃描電鏡照片。圖5 :由實施例6制得的鎢酸鉍納米片的掃描電鏡照片。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。因此，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護范圍。實施例11. 8克氯氧化鉍加入到3. 5毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入12毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將1. 2克一水合鎢酸鈉加入到60毫升15%的氨水中，攪拌溶解，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液，然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在423K的溫度下反應(yīng)30小時。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在323K下真空干燥，得到鎢酸鉍納米片。所制得鎢酸鉍(Bi2WO6)的晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS =73-1126)相吻合，形貌為近似方形的納米片，單片片層厚度大約60納米，長和寬在3 5微米之間。多片鎢酸鉍納米片沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。實施例22. 0克五水合硝酸鉍加入到4毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入20毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將0. 9克一水合鎢酸鈉加入到50毫升濃度為25%的氨水中，攪拌溶解，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液，然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在393K的溫度下反應(yīng)24小時。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在343K下常壓干燥，得到鎢酸鉍納米片。所制得鎢酸鉍(Bi2WO6)的晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS =73-1126)相吻合，形貌為近似方形的納米片，單片片層厚度大約50納米，長和寬在4 7微米之間。多片鎢酸 鉍納米片沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。實施例31. 9克三氯化鉍加入到3毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入15毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將1. 0克一水合鎢酸鈉加入到55毫升18%的氨水中，攪拌溶解，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液，然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在403K的溫度下反應(yīng)36小時。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在353K下常壓干燥，得到鎢酸鉍納米片。所制得鎢酸鉍(Bi2WO6)的晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS =73-1126)相吻合，形貌為近似方形的納米片，單片片層厚度大約50納米，長和寬在2 4微米之間。多片鎢酸鉍納米片沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。實施例41. 2克碳酸氧鉍加入到3毫升濃硝酸中。初步攪拌后加入8毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將0. 7克一水合鎢酸鈉加入到62毫升15%的氨水中，攪拌溶解，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液，然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在473K的溫度下反應(yīng)6小時。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在333K下真空干燥，得到鎢酸鉍納米片。所制得鎢酸鉍(Bi2WO6)的晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS =73-1126)相吻合，形貌為近似方形的納米片，單片片層厚度大約40納米，長和寬在I 3微米之間。多片鎢酸鉍納米片沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。實施例51. 5克氯氧化鉍加入到3毫升濃硝酸中。初步攪拌后加入15毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將1. 5克八水合鎢酸鉀加入到60毫升20%的氨水中，攪拌溶解，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液，然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在413K的溫度下反應(yīng)72小時。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在323K下真空干燥，得到鎢酸鉍納米片。
所制得鎢酸鉍(Bi2WO6)的晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS =73-1126)相吻合，形貌為近似方形的納米片，單片片層厚度大約80納米，長和寬在5 10微米之間。多片鎢酸鉍納米片沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。實施例63. O克五水合硝酸鉍加入到5毫升濃硝酸中。初步攪拌后加入18毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將1. 6克一水合鎢酸鈉加入到52毫升濃度為28%的氨水中，攪拌溶解，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液，然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在453K的溫度下反應(yīng)24小時。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在353K下常壓干燥，得到鎢酸鉍納米片。
所制得鎢酸鉍(Bi2WO6)的晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS =73-1126)相吻合，形貌為近似方形的納米片，單片片層厚度大約100納米，大部分納米片的長和寬在I 10微米之間。多片鎢酸鉍納米片沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。實施例7O. 4千克五水合硝酸鉍加入到O. 6升濃硝酸中，初步攪拌后將前者加入到3升去離子水中，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將O. 16千克一水合鎢酸鈉加入到9升12%的氨水中，攪拌溶解，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液，然后將懸浮液放入容積為25升的高壓反應(yīng)釜中，在393K的溫度下反應(yīng)24小時。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后經(jīng)過噴霧干燥，得到鎢酸鉍納米片。所制得鎢酸鉍(Bi2WO6)的晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS =73-1126)相吻合，形貌為近似方形的納米片，單片片層厚度大約80納米，大部分納米片的長和寬在5 10微米之間。多片鎢酸鉍納米片沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。實施例8O. 5千克五水合硝酸鉍加入到O. 8升濃硝酸中，初步攪拌后將前者加入到4升去離子水中，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將O. 27千克八水合鎢酸鉀加入到10升10%的氨水中，攪拌溶解，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液，然后將懸浮液放入高壓反應(yīng)釜中，在423K的溫度下反應(yīng)18小時。反應(yīng)結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后經(jīng)過噴霧干燥，得到鎢酸鉍納米片。所制得鎢酸鉍(Bi2WO6)的晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS =73-1126)相吻合，形貌為近似方形的納米片，單片片層厚度大約100納米，大部分納米片的長和寬在2 8微米之間。多片鎢酸鉍納米片沿片層的垂直方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆疊體。
權(quán)利要求
1.一種鎢酸鉍納米片，其特征在于，鎢酸鉍納米片近方形，單片片層厚度為10 100納米，長和寬為I 20微米；多片鎢酸鉍納米片沿同一特定方向堆疊在一起，形成一種多層、方形的有序堆置體。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種鎢酸鉍納米片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將可溶于酸的鉍鹽加入到濃硝酸中，初步攪拌后加入去離子水進行溶解稀釋 ’另外將鎢酸鹽加入到10wt% 28wt%的氨水中攪拌溶解；將溶有鉍鹽的硝酸溶液滴加到溶有鎢酸鹽的氨水溶液中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液； (2)然后將懸浮液在高壓反應(yīng)釜中373 473K的溫度下進行水熱反應(yīng)處理6 72小時，停止反應(yīng)后，采用過濾或離心的方法得到將沉淀產(chǎn)物，然后用去離子水洗滌，經(jīng)干燥后得到鎢酸鉍納米片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎢酸鉍納米片的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的可溶于酸的鉍鹽為無水或帶有結(jié)晶水的硝酸鉍、碳酸氧鉍、氯氧化鉍、三氯化鉍中的一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎢酸鉍納米片的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的濃硝酸質(zhì)量為可溶于酸的鉍鹽質(zhì)量的I 5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎢酸鉍納米片的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的去離子水的質(zhì)量是加入的濃硝酸質(zhì)量的I 4倍；去離子水的添加量需保證最終懸浮液中氨物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)在5wt%以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎢酸鉍納米片的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的鎢酸鹽為鎢酸鈉、鎢酸鉀中的一種或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎢酸鉍納米片的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的鎢酸鹽，鎢元素與鉍元素的物質(zhì)的量之比為1:1 2。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎢酸鉍納米片的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的溶有鉍鹽的硝酸溶液與溶有鎢酸鹽的氨水溶液體積之比為1: O. 6 10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎢酸鉍納米片及其制備方法。該鎢酸鉍納米片近似為方形，單片片層厚度為10～100納米，長和寬為1～20微米；多片鎢酸鉍納米片沿同一特定方向堆疊，形成一種多層、方形的有序堆疊體。其具體制備方法如下將可溶于酸的鉍鹽加入到濃硝酸中，初步攪拌后加入去離子水進行溶解稀釋。另外將鎢酸鹽加入到氨水中攪拌溶解。然后將兩者混合，并通過一步水熱處理得到鎢酸鉍納米片。該制備方法工藝和流程簡便，參數(shù)可調(diào)范圍寬，可重復性強，成本低，是一種具備商業(yè)前景的制備方法。所制備的鎢酸鉍納米片在污染治理、環(huán)境保護、新能源制備等領(lǐng)域都有較高的應(yīng)用價值。
文檔編號B82Y40/00GK102992406SQ20111027261
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者趙斌, 金彩虹, 何丹農(nóng) 申請人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司