[发明专利]一种原位析出Bi单质包覆BiFeO3

说明书

本发明公开一种原位析出Bi单质包覆BiFeO₃复合纳米光催化剂的制备方法，包括：将铁酸铋粉末加入聚四氟乙烯反应釜中，再依次加入去离子水和乙二醇溶液进行搅拌分散，得到悬浮液A；其中乙二醇与去离子水的比例设置在1:4‑2:3之间；将悬浮液A，置于反应釜中，180℃保温处理12h，得到混合液体；将混合液体中的沉淀物进行洗涤干燥，得到Bi单质包覆BiFeO₃复合纳米光催化剂。本发明制得的Bi单质包覆BiFeO₃复合纳米光催化剂纯度高，结晶性好，形貌均匀，在水溶液中的分散性好，得到的是一种小颗粒包覆大颗粒结构的Bi@BFO粉末材料。经试验证明，在可见光下其对刚果红有机溶液作用，具有较好的光催化效率，相比纯的BFO光催化效率大为提高。

技术领域

本发明涉及材料科学领域，更具体的，涉及一种原位析出Bi单质包覆BiFeO₃复合纳米光催化剂的制备方法。

背景技术

铁酸铋BiFeO₃(BFO)是一种典型的单相多铁性材料，在室温下，BFO表现出一定的磁电耦合性质，此外BiFeO₃也是一种优异的光催化剂材料，它具有较小的禁带宽度，应用在光催化领域可以有效的吸收和利用可见光，并且其具有弱磁性，有利于回收。基于它的光催化性能，在污水处理，能源利用以及空气净化等领域有广泛的应用前景。

目前BiFeO₃光催化剂最常见的改性方法是掺杂调控、与二维材料复合、与贵金属复合、与其他半导体材料复合等。这些方法有利有弊。掺杂调控操作简单，但掺杂的效果与掺杂离子的类型、掺杂浓度等密切相关，难以控制。与其他材料的复合，在制备工艺上难度较大，容易失败。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种原位析出Bi单质包覆BiFeO₃复合纳米光催化剂的制备方法，是一种便捷可控的原位析出Bi单质并与BFO复合光催化剂材料的制备方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种原位析出Bi单质包覆BiFeO₃复合纳米光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将铁酸铋粉末加入聚四氟乙烯反应釜中，再依次加入去离子水和乙二醇溶液进行搅拌分散，得到悬浮液A；其中乙二醇与去离子水的比例设置在0:4-3:4之间；

步骤2：将步骤1中的悬浮液A，置于反应釜中，置于反应釜中，165-195℃保温处理11-13h，得到混合液体；

步骤3：将步骤2得到的混合液体中的沉淀物进行洗涤干燥，得到Bi单质包覆BiFeO₃复合纳米光催化剂。

优选的，所述步骤1中的铁酸铋粉末是采用溶胶凝胶法制备得到，其过程为：

(a)依次取Bi(NO₃)₃.5H₂O、乙二醇及冰醋酸置于A烧杯中，一边加一边搅拌，搅拌30min-60min，至溶液澄清；

还依次取Fe(NO₃)₃.9H₂O、乙二醇及冰醋酸置于B烧杯中，一边加一边搅拌，搅拌30min-60min，至溶液澄清；

(b)将B杯中的溶液加入A杯中，补充乙二醇至溶液浓度为0.23-0.028mmol/L，混合搅拌30min-60min，至溶液澄清；

(c)对溶液进行加热搅拌60-90min；

(d)将溶液转入干燥箱，干燥后得到干凝胶研磨后进行高温烧结得到铁酸铋粉末样品。