[发明专利]一种中空方球结构的纳米钨酸铋及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米材料合成技术领域，尤其涉及一种中空方球结构的纳米钨酸铋的合成方法。

背景技术

钨酸铋Bi₂WO₆(BWO)是层状类钙钛矿结构(Bi₂O₂)²+(A_m-1B_mO_3m+1)^2-:m＝1–5，最简单的一种拥有八面体立方晶系的晶体，其原子层堆积紧凑易于形成规则的片层结构。BWO禁带宽度(E_bg＝ca.2.76eV)，在可见光波段有较强吸收，在催化降解污染物方面具有较高的使用价值，且新型Bi₂WO₆光催化剂稳定性好，无毒无害，是一种环境友好型光催化材料。

自从Bi₂WO₆的催化性能被报道以来，许多学者对Bi₂WO₆的研究重点都放在通过控制Bi₂WO₆的制备条件从而达到合成新型形貌的目的。由于纳米材料的发光、介电、压电、铁电、催化等性质与其尺寸、形貌等有很大的相关性，因此不同形貌的Bi₂WO₆的发光性能不同，在可见光下光解有机污染物的能力也不同。

近年来随着科学技术的进步无机合成的方法趋向多样化，合成Bi₂WO₆的方法也多种多样例如高温固相法、水热法等等。中国专利申请CN103157461A公开了一种用熔盐法制备纳米钨酸铋的方法。该方法采用硝酸铋和钨酸钠为原料，以硝酸钾/硝酸钠和硝酸锂作为熔融盐体系，将原料混合后加入到在坩埚中熔融的盐的体系中，反应得到纳米级的钨酸铋粉体。该方法可以实现原料在分子尺度上的均匀混合，可以制得纯度较高的钨酸铋粉体。该方法设备简单，工艺流程短、操作简单，产品性能优异，具有广泛的应用前景。

中国专利申请CN103112898A公开了一种水热法制备花棒状钨酸铋的方法，该方法利用硝酸铋、钨酸钠和硫酸钾作为原料，将硝酸铋、钨酸钠和硫酸钾以物质的量比为2:1:(20～60)均匀混合，调节溶液的pH值后转移至反应釜中反应，将产物进行离心分离洗涤和干燥后得到钨酸铋。该发明采用简单的水热反应所制备的钨酸铋，形貌均一，分散性较好的微米花棒状。该材料利用高浓度盐环境使得物质具有更好的分散性，同时形成的钨酸铋具有形貌新颖，物质纯相等优点，并且合成方法简单，对四环素具有较好的降解效果。

中国专利申请CN103041801A公开了一种柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，步骤为：1)将硝酸铋均匀分散到丙三醇中，得到硝酸铋丙三醇溶液；2)将钨酸钠溶于去离子水中，得到钨酸钠溶液；3)强力搅拌下将钨酸钠溶液逐滴加入到硝酸铋丙三醇溶液中，混合均匀后再加入硫酸钠，搅拌后得到混合液；4)将上述混合液转移至反应釜中进行水热反应生成沉淀物；5)将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇洗涤，自然风干后即可。该发明的优点是：该光催化剂以丙三醇和水作为溶剂，钨酸钠和硝酸铋作为前驱体，加入硫酸钠，用水热法合成，其易于从反应体系中分离，不会造成二次污染且在可见光处有响应，可用于可见光下催化降解各类有机污染物；制备方法工艺简单、条件温和且成本低廉。

中国专利申请CN102765758A公开了一种溶胶-凝胶-水热法制备钨酸铋及铟掺杂钨酸铋的方法。该发明的技术方案要点为分别公开了溶胶-凝胶-水热法制备钨酸铋光催化剂的方法和溶胶-凝胶-水热法制备铟掺杂钨酸铋光催化剂的方法。该发明的制备方法简单、成本低，制备的钨酸铋光催化剂及铟掺杂钨酸铋光催化剂具有优良的光催化性能。

中国专利申请CN102674461A公开了一种片状卡片结构钨酸铋微晶的制备方法，将二水合钨酸钠加入到去离子水中得溶液A；向溶液A中加入五水合硝酸铋得溶液B；用NaOH溶液调节B溶液的pH为3.8-5.2，制得白色悬浊液C；将溶液C倒入水热反应釜中进行水热反应，反应结束后打开水热反应釜，产物经过离心分离收集，然后分别用去离子水、无水乙醇洗涤，干燥，得到最终产物片状卡片结构Bi2WO6微晶。该发明采用简单的水热法制备工艺，能耗低，反应在液相中一次完成，不需要后期处理，且产物结晶性好；此方法制得的Bi2WO6微晶呈片状卡片结构，具有优异的光催化性能，在自然太阳光照射下能较快降解罗丹明B，2h对其降解率达到95％。