[发明专利]一种纳米光催化剂钨酸铋及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料制备技术领域，涉及一种光催化剂及其制备方法，特别是一种熔盐法制备钨酸铋纳米粉体的方法。

背景技术

钨酸铋拥有铋层状结构，在电介质，离子导体，发光材料中被广泛研究，而由于其较窄的禁带宽度，最近在可见光催化领域又引起了极高关注。钨酸铋在光照条件下，可催化水的分解制备氢气和氧气，也可降解有机污染物。制备结晶度高，形貌均一，颗粒细小的钨酸铋粉体对提高其光催化性能有着极其重要的作用。

目前，制备钨酸铋的方法主要有水热/溶剂热法，临界态回流法，溶胶凝胶法，球磨法等。Wenzhong Wang小组用水热法在160℃下制备出了钨酸铋花状结构(L.S. Zhang, W.Z. Wang and H.L. Xu, Journal of Materials Chemistry, 17(2007):2526-2532)。另外，他们以自制碳纳米球为模板，以乙二醇为溶剂，用临界态回流法制备出了大量尺寸均一的钨酸铋笼状纳米颗粒(M. Shang, W.Z. Wang and H.L. Xu, Crystal Growth & Design,9(2009): 991-996)。Gaoke Zhang等以硝酸铋和钨酸铵为原料，柠檬酸为络合剂，制备出了具优秀光催化性能的钨酸铋粉体(G.K. Zhang, F. Lu, M. Li, J.L. Yang, X.Y. Zhang and B.B. Huang, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 71(2010) 579-582)。　M.Maczka等以钨酸钠和硝酸铋为原料，通过机械研磨得到无定形的前驱物，对前驱物进行处理后，可得到钨酸铋纳米片(M.Maczka, A.F.Fuentes and J.Hanuza, Materials Chemistry and Physics,120(2010)289-295)。水热法要求反应容器耐高压，在工业生产中较难实现；回流法和溶胶－凝胶法需要对产品进行后续热处理以除去杂质，易造成晶粒长大；而球磨法需较高的温度，且所制得的产品纯度相对较低。

关于用熔融盐法制备钨酸铋的方法还没有相关的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设备简单、工艺简单、产品性能优异的钨酸铋纳米粉体及其制备方法。

为实现这一目的，本发明的技术解决方案为：一种纳米光催化剂钨酸铋，所述的钨酸铋为层状结构。

一种纳米光催化剂钨酸铋的制备方法，具体包括以下步骤：

第一步：将KNO₃或NaNO₃和LiNO的混合物放入坩埚中加热熔融，保温；

第二步：将Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O混合放在研钵中研磨均匀；

第三步：在搅拌情况下，将第二步所得混合物加入第一步所得熔融盐中升温，进行熔融盐反应；

第四步：将第三步所得产物用蒸馏水和无水乙醇洗涤，在低于80℃下干燥，制得纳米钨酸铋粉末。

第一步中所述的混合盐中KNO₃或NaNO₃和LiNO的物质的量的比为(0.5-5):1；所述的加热温度为140-180℃、保温时间为1-5小时。

第二步中所述的Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O的物质的量的比为(2~8)：1。

第二步中所述的Bi(NO₃)₃·5H₂O：Na₂WO₄·2H₂O：混合盐=(2-8)：1：(5~10)。

第三步中所述的熔融盐反应的温度是150-300℃，时间为4-24小时。