[发明专利]一种机械球磨热处理两步法合成三氧化二铋-二氧化铈纳米复合物的方法

说明书

本发明公开了一种机械球磨热处理两步法合成三氧化二铋‑二氧化铈纳米复合物的方法，其是将固相原料二水合铋酸钠、亚硫酸氢钠和五水合硝酸铈混合后，进行机械球磨固相反应，获得BiONO₃‑CeO₂前驱体，对所述BiONO₃‑CeO₂前驱体进行热处理，即制得目标产物Bi₂O₃‑CeO₂纳米复合物。本发明采用固体混合，原料室温球磨固相反应和热处理两步法，制备过程简单，易于控制并能大量减少产物粒子的团聚；避免另外添加氧化还原剂、模板剂和溶剂，提高了产物纯度，符合材料绿色化合成的要求，也适合于大规模生产。

技术领域

本发明属于纳米材料及其制备领域，特别涉及一种Bi₂O₃/CeO₂纳米复合物的制备方法。

背景技术

Bi₂O₃是一种重要的氧化物半导体材料，由于其具有较低的带隙能，可以吸收可见光，能被可见光激发，具有可见光光催化性能，成为太阳能光催化降解环境污染物的一种很有应用潜力的光催化材料。但是，单一的Bi₂O₃半导体，在光的照射下，其光生载流子容易复合，导致光量子效率降低，影响光催化效率。为了提高光生载流子的分离，延长生载流子的寿命，提高光催化效率，可以对Bi₂O₃半导体进行改性，将Bi₂O₃与能带匹配的半导体进行复合将是一种有效的改性方法。众所周知，CeO₂是一种重要的氧化物半导体功能材料，其具有和Bi₂O₃匹配的能带结构，可以预见Bi₂O₃/CeO₂纳米复合物将具有优越的可见光光催化性能，在太阳能光催化降解环境污染物方面将具有广阔的应用前景。

目前，Bi₂O₃基纳米复合物的主要制备方法是液相法制备方法。比如：Sood等人以Bi(NO₃)₃·5H₂O和钛酸丁酯为原料，通过水热反应的方法制备出Bi₂O₃/TiO₂异质结光催化剂(S.Sood et al.Chemical Engineering Journal,2016,290:45–52.)；Xu等人以Bi₂O₃粉和钛酸丁酯为原料，采用溶胶-凝胶的方法制备出Bi₂O₃/TiO₂复合粒子(J.-J.Xu etal.Chemical Engineering Journal,2016,290:45–52.)；Wang等人以Bi(NO₃)₃·5H₂O和氧化石墨烯为原料，采用水热和煅烧两步法制备出Bi₂O₃/Graphene纳米复合物(H.-W.Wang etal.Electrochimica Acta,2010,55:8974–8980.)，等等。

现有的制备方法虽然可以制备出Bi₂O₃基复合材料，但仍然存在一些不足，比如：液相法制备的产物粒子容易发生团聚，降低产品性能；有的在制备过程中需要使用大量有机溶剂，带来环境污染；有的制备过程复杂且成本高，不利于大规模生产。所以，有待于进一步探索开发成本低、过程简单、易于大规模生产的新制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便的室温机械球磨和热处理两步法制备Bi₂O₃/CeO₂纳米复合物的方法。

为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：