[发明专利]一种室温下制备碳酸氧铋纳米片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，属于无机化工技术领域。

背景技术

碳酸氧铋（Bi₂O₂CO₃）又称碱式碳酸氧铋、次碳酸铋，已被广泛应用于医药工业中的收敛剂、X-射线诊断遮光剂，并可用于治疗胃炎、细菌性痢疾、腹泻、肠炎等，此外，还可用于制造铋盐、搪瓷助溶剂、珠光塑料添加剂等，近来的研究表明碳酸氧铋还具有优越的光催化性能，能高效去除有机污染物，因此，碳酸氧铋的用途十分广泛。

材料的性能与其结构密切相关，因此，材料的性能强烈依赖于它们的微观结构，包括颗粒尺寸、形貌、比表面积等。制备纳米级的碳酸氧铋材料对于提高其应用性能具有重要的意义。

近年来,国际和国内在这一领域均有所突破，比如，Y. Zheng等以硝酸铋和柠檬酸为原料，通过水热反应在180℃条件下反应24小时，制备出纳米级的碳酸氧铋材料（J. Mol. Catal. A 2010, 317, 34）；发明专利（CN 102275987 A）公开了以硝酸铋和尿素为原料，在压强为3MPa以上，100~200℃条件下反应1~4小时，制备纳微米板片碳酸盐铋材料。然而，这些方法所用原料昂贵，并且反应需在高温高压下进行，大大增加了制备成本，难以实现规模化工业生产。

发明内容

本发明的目的是弥补现有技术的不足，提供一种室温下制备碳酸氧铋纳米片的方法。

本发明的技术方案是：

以商业化的Bi₂O₃为铋源，以CO₂为碳源，采用去离子水为溶剂。由于空气中的CO₂能溶于水（20℃时每100体积水可溶88体积CO₂），因此，直接以CO₂为碳源，不仅为零成本，而且可以固化温室气体CO₂。具体制备步骤式如下：

（1）以氧化铋为原料，加入去离子水，使氧化铋原料浓度为0.01M～2M；

（2）将所述的原料在去离子水中分散均匀后，在室温条件下持续搅拌12-96小时，使溶于水的CO₂与氧化铋原料充分反应； 

（3）反应完成后，对产物抽滤，水洗，室温下干燥，即得到碳酸氧铋纳米片材料。

与现有技术相比，本发明的优点为：

（1）本发明提供的制备碳酸氧铋纳米片的方法是以商业化的氧化铋和空气中的CO₂为原料，以水为溶剂，不添加任何有机溶剂，对环境无污染，且原料价格低廉。

（2）采用本发明方法，碳酸氧铋纳米片可在室温条件下制备，无需加热和密封加压设备，制备工艺简单，操作安全可靠，易于工业化生产。

附图说明

图1 为实施例1中碳酸氧铋材料的X-射线衍射图

图2 为实施例1中碳酸氧铋材料的扫描电镜图

具体实施方式

下面以具体实施例的方式说明本发明，但不止局限于以下实施例。

实施例1： 

称取5mmol Bi₂O₃粉末，分散在200mL去离子水中，然后，持续搅拌直至反应结束，反应在敞开体系中进行，便于空气中的CO₂不断溶于水中，反应温度为室温，随着反应的进行，黄色粉体原料逐渐转变为白色沉淀，反应24小时后，终止反应，对产物进行抽滤得到白色沉淀，用蒸馏水洗数次后，置于室温下干燥。产物经X-射线粉末衍射确定为碳酸氧铋（图1），扫描电镜表明碳酸氧铋的形貌为二维纳米片（图2）。

实施例2： 

称取2mmol Bi₂O₃粉末，分散在100mL去离子水中，然后，持续搅拌直至反应结束，反应在敞开体系中进行，便于空气中的CO₂不断溶于水中，反应温度为室温，随着反应的进行，黄色粉体原料逐渐转变为白色沉淀，反应12小时后，终止反应，对产物进行抽滤得到白色沉淀，用蒸馏水洗数次后，置于室温下干燥。产物经X-射线粉末衍射确定为碳酸氧铋。

实施例3：