[发明专利]水热法制备超细富铋溴氧化铋纳米管及其应用

说明书

本发明属于功能化纳米材料技术领域，具体涉及一种水热法制备超细富铋溴氧化铋纳米管，在聚四氟乙烯内衬反应釜中加入去离子水，分别加入多元醇、铋源、表面活性剂混合为溶液，所述多元醇、铋源、表面活性剂、去离子水的摩尔体积比为2～300 mmol：0.5～1.5 mmol：4～16 mmol：25～40 mL，缓慢滴加溴化钠溶液保持高速搅拌，继续滴加氢氧化钠溶液，调节pH到10～13，将反应釜于140℃～180℃水热反应2～12h，冷却至室温，产物离心，依次用乙醇、去离子水洗净，即得。反应条件温和可控、操作简单、实用性强，所制备Bi₁₂O₁₇Br₂超细纳米管具有高效的光催化二氧化碳还原性能，为功能光催化材料的设计合成提供新的思路与方法，还为实现CO₂的高效催化还原提供新的途径，便于推广。

技术领域

本发明属于功能化纳米材料技术领域，具体涉及一种水热法制备超细富铋溴氧化铋纳米管及其应用。

背景技术

自工业革命以来，人们开始对化石能源进行开发利用，化石能源的开发利用推动了经济和工业的快速发展，但是一些问题也随之而来：例如化石能源储量有限不能无限供应；化石能源的使用会产生二氧化碳、二氧化硫等，二氧化碳是温室气体，会导致全球气温上升、冰川融化，进而使得海平面上升，而二氧化硫是造成酸雨的主要原因。总之化石能源的使用会造成严重的环境问题。此外，化石能源日益衰竭，开发使用新的清洁的能源刻不容缓。

太阳能清洁无污染，分布范围广且用之不竭。通过使用清洁、无污染的太阳能驱动反应还原二氧化碳为烃类或醇类等化学燃料，不仅降低大气中二氧化碳的含量，而且得到的产物可被用来回收利用，该过程原料简单易得，直接利用太阳能无需耗费辅助能源，可真正实现碳的循环使用，因而光催化还原二氧化碳被认为是最具前景的技术。

在光催化还原二氧化碳中，催化剂占有不可或缺的地位，选择性强、活性高的催化剂会使得太阳能利用率更高，从而提高反应的转化效率。超细纳米管由于表面弯曲实现表面氧缺陷产生的结构畸变，从而加速载流子的迁移，同时有利于吸附和活化二氧化碳，提高了电子空穴对体积和表面的分离效率，以及更好地从催化剂中释放CO。因此，超细富铋溴氧化铋纳米管材料有望极大地提高光催化还原二氧化碳的性能。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种水热法制备超细富铋溴氧化铋纳米管的方法。

一种水热法制备超细富铋溴氧化铋纳米管的方法，包括如下步骤：

（1）在聚四氟乙烯内衬反应釜中加入去离子水，分别加入多元醇、铋源、表面活性剂混合为溶液，所述多元醇、铋源、表面活性剂、去离子水的摩尔体积比为2～300 mmol ：0.5～1.5 mmol ：4～16 mmol ：25～40 mL；

（2）缓慢滴加溴化钠溶液保持高速搅拌，搅拌速度1000 r/min以上；继续滴加氢氧化钠溶液，调节pH到10～13，优选11.65，持续搅拌10 min以上；所述混合溶液、溴化钠溶液、氢氧化钠溶液的体积比为25～40 mL：1～5 mL：0.8～1.3 mL，优选25 mL : 5 mL : 1 mL，所述溴化钠溶液浓度为0.2 mol/L，所述氢氧化钠溶液为2 mol/L；

（3）将反应釜于140 ℃～180 ℃水热反应2～12h，优选160℃水热反应3 h，冷却至室温，产物离心，依次用乙醇、去离子水洗净，即得到富氧缺陷超细富铋溴氧化铋纳米管。

本发明较优公开例中，步骤（1）中所述多元醇为甘露醇、乙二醇或甘油，优选甘露醇。

本发明较优公开例中，步骤（1）中所述铋源为硝酸铋、乙酸铋、氯化铋、硫酸铋，优选硝酸铋。

本发明较优公开例中，步骤（1）中所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、十六烷基三甲基氯化铵、离子液体，优选聚乙烯吡咯烷酮（PVP）。