[发明专利]一种Bi2

说明书

本发明涉及一种Bi₂O₃纳米片材料的制备方法及其应用。本发明以五价铋源、还原剂、助剂为原料，将高能球磨的机械力同步作用于氧化还原反应，再经过热处理、洗涤除杂、固液分离以及干燥制备出Bi₂O₃纳米片材料。所制备的Bi₂O₃纳米片材料的比表面积为2～200m²/g、纳米片厚度范围为2～20nm。本发明具有制备工艺简单、易实现工业化生产、制造工艺成本低、环境友好等优势；所制备的Bi₂O₃纳米片材料在超级电容器、碱性二次电池、锂离子电池、光催化剂、珠光颜料、医药等领域具有广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种Bi₂O₃纳米片材料的制备方法及其应用，属于新型功能材料领域。

背景技术

目前，纳米材料的制备方法主要有液相法、固相法和气相法。而固相制备法，特别是机械化学法，因其操作简单、成本低、产量高、易产业化的特点，被广泛关注。MarijaPrekajski等[Materials Letters 64(2010)2247-2250]以硝酸铋和氢氧化钠为原料，采用机械球磨法制备出纳米级的α-Bi₂O₃材料。Ye Jiang等 [Hydrometallurgy of China 32(2013)263-265]利用氧化铋、碳酸氢铵为原料，机械球磨制备出次碳酸铋材料。Jiyong Xia等[Journal of Central South University 46(2015)404-409]以氧化铋和硝酸为原料，采用液相球磨转化法制备出次硝酸铋材料。发明专利[公开号CN101439874A]提供一种“高纯超细氧化铋的生产方法”，该发明将三价的铋盐、分散剂、碳酸氢铵和少量溶剂一起进行球磨及热处理制备出氧化铋材料。

本发明以五价铋源、还原剂、助剂为原料，将高能球磨的机械力同步作用于氧化还原反应制备出Bi₂O₃纳米片材料，本发明具有工艺过程简单易控、易于工业化生产、生产过程环境友好，产品纯度高、纳米片厚度易于控制等优势。所制备的Bi₂O₃纳米片材料包括但不限于在超级电容器、碱性二次电池、锂离子电池、光催化剂、医药中间体等领域的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Bi₂O₃纳米片材料的制备方法及其应用。所制备的Bi₂O₃纳米片材料的比表面积为2～200m²/g、纳米片厚度范围为2～20nm。

本发明通过以下技术方案实现：

一种Bi₂O₃纳米片材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铋酸盐、还原剂、助剂按1:(0.25～2):(0.001～0.3)的摩尔比(物质的量之比)混合均匀，得到原料混合物；

(2)将步骤(1)所得原料混合物与磨球按1:(0.5～100)的质量比放入球磨机中，在保护气氛下球磨0.2～20h；

(3)将步骤(2)得到的球磨混合物置于高温炉中在200～600℃下热处理 0.5～10h，再将热处理后的混合物经过洗涤除杂，然后进行固液分离、干燥，即得Bi₂O₃纳米片材料。

进一步地，所述的铋酸盐为铋酸钠、铋酸锂、铋酸钾、铋酸钙、铋酸钡、铋酸锶、铋酸镁中的一种或两种以上。

进一步地，所述的还原剂为金属铋粉、碳粉、亚硫酸盐、甲醛(或多聚甲醛)、甲酸、还原糖、苯酚中的一种或两种以上。