一种花球状Bi₂MoO₆微晶的制备方法

专利名称：一种花球状Bi₂MoO₆ 微晶的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种Bi2MoO6微晶的制备方法，特别涉及一种能够快速制备花球状Bi2MoO6微晶的方法。
背景技术：
随着社会的发展，环境污染越来越严重，水是人类生存的必须条件，因此对于污水处理成为当今的重要话题，光催化剂由于可以降解和分解水中的污染物而深得研究者的亲睐。已经发现的新型的光催化剂中，含铋可见光催化剂比如Bi2InNbO7, Bi2WO6和BiVO4等等，由于其特殊的晶体结构而显示了较高的可见光催化活性，深得研究者的关注。钥酸铋的化学通式为Bi2O3 · ηΜο03,这里的n=3, 2或者I,与其相联系各自为α-，β-，γ-相。这种Y -相(Bi2MoO6)是一种典型的Aurivillius结构。研究结果表明，在可见光的照射下，Bi2MoO6能形成一种优异的光催化剂和太阳能转换材料，它能分解和降解水中的有机化合 物。作为一种重要的半导体材料，Bi2MoO6由于其优异的电学和光学性能，被广泛应用在太阳能电池、气体传感器、离子导体，催化剂等领域。目前钥酸铋的制备方法主要有固相反应法[S. Williams, M. Puri, A.J.Jacobson, C. A. Mims, Propene oxidation on substituted 2:1 bismuth molybdatesandvanadates[J]. Catal. Today. , 1997, 37:43-49.],溶融法[Kudo A, Hijii S. H2or O2Evolution from Aqueous Solutions on Layered Oxide PhotocatalystsConsisting OfBi3+ with 6s2 Configuration and d0 Transition Metal Ions[J].Chem. Lett.，1999，10: 1103-1104.]和水热法[Shi Y H, Feng S H, Cao CS. Hydrothermal Synthesis andCharacterization of Bi2MoO6 and Bi2WO6 [J]. Mater.Lett.，2000, 44:215-218.]等等。然而这些方法多数需要高温煅烧，产物形貌很难控制以及反应时间较长等众多不足。

发明内容
本发明的目的是提供一种反应速度快，合成时间短，反应一次完成，不需要后期处理，成本低廉，产率较高，无污染的花球状Bi2MoO6微晶的制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是I)将分析纯的二水钥酸钠(Na2MoO4 · 2H20)加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 050mol/L-0. 150mol/L的透明溶液A ；2)分别将分析纯的五水硝酸铋(Bi (NO3)3 ·5Η20)与PVP加入到去离子水中不断搅拌，制成[Bi3+]浓度为 O. 100mol/L-0. 300mol/L, PVP 浓度为 O. 04mol/L_0· 20mol/L 的溶液B ；3)将A溶液缓慢加入溶液B中，控制Bi/Mo物质量比为2 : (O. 95 I. 05)，并不断搅拌，形成前驱物溶液C ;4)用NaOH或HNO3调节前驱物溶液C的pH值为2_4 ；
将壳聚糖溶解于浓醋酸溶液中，配制浓度为O. 10-0. 30mol/L的壳聚糖溶液D ;将溶液C与溶液D按100 : (2 5)的体积比混合均匀得溶液E ；
5)将溶液E倒入微波水热反应釜中，填充度控制在50-70%;然后密封微波水热反应釜，将其放入MDS-8型微波水热反应仪中，水热温度控制在140°C _180°C，反应时间控制在30min-90min，反应结束后自然冷却到室温；
6)打开微波水热反应釜，产物通过离心收集，然后分别采用去离子水和无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中在80°C干燥得最终产物花球状Bi2MoO6微晶。
本发明采用简单的微波水热法制备工艺，以PVP为模板剂，制备出了花球状 Bi2MoO6微晶。该方法反应周期短、反应温度低，大大降低了能耗，节约了成本，并且操作简单，对环境无污染。
有益的效果
I)本发明制得的Bi2MoO6微晶呈花球状，形貌完整，并且通过控制反应温度和时间可以控制球的大小。
2)本发明所需的原料易得，反应一次完成，反应周期短，操作简单，成本较低，产率较高，纯度高且无污染。


图I为实施例I制备的花球状Bi2MoO6微晶的X-射线衍射(XRD)图谱。
图2为实施例I制备的花球状Bi2MoO6微晶的扫描电镜(SEM)照片，(b)和(c)为 (a)的放大图。
具体实施方式
实施例I :
I)将分析纯的二水钥酸钠(Na2MoO4 · 2H20)加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 150mol/L的透明溶液A ；
2)分别将分析纯的五水硝酸铋(Bi (NO3)3 ·5Η20)与PVP加入到去离子水中不断搅拌，制成[Bi3+]浓度为O. 28mol/L, PVP浓度为O. 18mol/L的溶液B ；
3)将A溶液缓慢加入溶液B中，控制Bi/Mo物质量比为2 1，并不断搅拌，形成前驱物溶液C ；
4 )用NaOH或HNO3调节前驱物溶液C的pH值为3 ;
将壳聚糖溶解于浓醋酸溶液中，配制浓度为O. 2mol/L的壳聚糖溶液D ;将溶液C 与溶液D按100 3. 5的体积比混合均匀得溶液E ；
5)将溶液E倒入微波水热反应釜中，填充度控制在50% ;然后密封微波水热反应釜，将其放入MDS-8型微波水热反应仪中，水热温度控制在160°C，反应时间控制在40min， 反应结束后自然冷却到室温；
6)打开微波水热反应釜，产物通过离心收集，然后分别采用去离子水和无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中在80°C干燥得最终产物花球状Bi2MoO6微晶。
将所得的花球状Bi2MoO6微晶用日本理学D/max2000PCX-射线衍射仪分析样品，由图I中可见产物为JCPDS编号为72-1524的斜方晶系Bi2MoO6微晶。
将该样品用日本日立公司生产的S-4800型扫描电子显微镜进行观察，从图2中的照片可以 看出所制备的Bi2MoO6晶具有特殊的花球状形貌，从它的放大图可以看出这种花球状是由许多片状结构自组装形成的。实施例2 I)将分析纯的二水钥酸钠(Na2MoO4 · 2H20)加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 08mol/L的透明溶液A ；2)分别将分析纯的五水硝酸铋(Bi (NO3)3 ·5Η20)与PVP加入到去离子水中不断搅拌，制成[Bi3+]浓度为O. 168mol/L, PVP浓度为O. 15mol/L的溶液B ；3)将A溶液缓慢加入溶液B中，控制Bi/Mo物质量比为2 O. 95，并不断搅拌，形成前驱物溶液C ；4)用NaOH或HNO3调节前驱物溶液C的pH值为2. 5 ;将壳聚糖溶解于浓醋酸溶液中，配制浓度为O. 25mol/L的壳聚糖溶液D ;将溶液C与溶液D按100 3的体积比混合均匀得溶液E ；5)将溶液E倒入微波水热反应釜中，填充度控制在60% ;然后密封微波水热反应釜，将其放入MDS-8型微波水热反应仪中，水热温度控制在170°C，反应时间控制在50min，反应结束后自然冷却到室温；6)打开微波水热反应釜，产物通过离心收集，然后分别采用去离子水和无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中在80°C干燥得最终产物花球状Bi2MoO6微晶。实施例3 I)将分析纯的二水钥酸钠(Na2MoO4 · 2H20)加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 06mol/L的透明溶液A ；2)分别将分析纯的五水硝酸铋(Bi (NO3)3 ·5Η20)与PVP加入到去离子水中不断搅拌，制成[Bi3+]浓度为O. 114mol/L, PVP浓度为O. lmol/L的溶液B ；3)将A溶液缓慢加入溶液B中，控制Bi/Mo物质量比为2 I. 05，并不断搅拌，形成前驱物溶液C ； 4)用NaOH或HNO3调节前驱物溶液C的pH值为3. 5 ；将壳聚糖溶解于浓醋酸溶液中，配制浓度为O. 15mol/L的壳聚糖溶液D ;将溶液C与溶液D按100 :2. 5的体积比混合均匀得溶液E ；5)将溶液E倒入微波水热反应釜中，填充度控制在60% ;然后密封微波水热反应釜，将其放入MDS-8型微波水热反应仪中，水热温度控制在180°C，反应时间控制在30min，反应结束后自然冷却到室温；6)打开微波水热反应釜，产物通过离心收集，然后分别采用去离子水和无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中在80°C干燥得最终产物花球状Bi2MoO6微晶。实施例4 I)将分析纯的二水钥酸钠(Na2MoO4 · 2H20)加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. 05mol/L的透明溶液A ；2)分别将分析纯的五水硝酸铋(Bi (NO3)3 ·5Η20)与PVP加入到去离子水中不断搅拌，制成[Bi3+]浓度为O. lmol/L, PVP浓度为O. 04mol/L的溶液B ；3)将A溶液缓慢加入溶液B中，控制Bi/Mo物质量比为2 1，并不断搅拌，形成前驱物溶液C ；
4)用NaOH或H NO3调节前驱物溶液C的pH值为2 ;
将壳聚糖溶解于浓醋酸溶液中，配制浓度为O. lmol/L的壳聚糖溶液D ;将溶液C 与溶液D按100 :2的体积比混合均匀得溶液E ；
5)将溶液E倒入微波水热反应釜中，填充度控制在65% ;然后密封微波水热反应釜，将其放入MDS-8型微波水热反应仪中，水热温度控制在140°C，反应时间控制在90min， 反应结束后自然冷却到室温；
6)打开微波水热反应釜，产物通过离心收集，然后分别采用去离子水和无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中在80°C干燥得最终产物花球状Bi2MoO6微晶。
实施例5
I)将分析纯的二水钥酸钠(Na2MoO4 · 2H20)加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为O. lmol/L的透明溶液A ；
2)分别将分析纯的五水硝酸铋(Bi (NO3) 3 ·5Η20)与PVP加入到去离子水中不断搅拌，制成[Bi3+]浓度为O. 3mol/L, PVP浓度为O. 20mol/L的溶液B ；
3)将A溶液缓慢加入溶液B中，控制Bi/Mo物质量比为2 I. 05，并不断搅拌，形成前驱物溶液C ；
4)用NaOH或HNO3调节前驱物溶液C的pH值为4 ;
将壳聚糖溶解于浓醋酸溶液中，配制浓度为O. 3mol/L的壳聚糖溶液D ;将溶液C 与溶液D按100 :5的体积比混合均匀得溶液E ；
5)将溶液E倒入微波水热反应釜中，填充度控制在70% ;然后密封微波水热反应釜，将其放入MDS-8型微波水热反应仪中，水热温度控制在150°C，反应时间控制在80min， 反应结束后自然冷却到室温；
6)打开微波水热反应釜，产物通过离心收集，然后分别采用去离子水和无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中在80°C干燥得最终产物花球状Bi2MoO6微晶。
权利要求
1.一种花球状Bi2MoO6微晶的制备方法，其特征在于 1)将分析纯的二水钥酸钠(Na2MoO4· 2H20)加入到去离子水中，并不断搅拌，配置成浓度为 O. 050mol/L-0. 150mol/L 的透明溶液 A ； 2)分别将分析纯的五水硝酸铋(Bi(NO3)3 · 5H20)与PVP加入到去离子水中不断搅拌，制成[Bi3+]浓度为 O. 100mol/L-0. 300mol/L, PVP 浓度为 O. 04mol/L_0· 20mol/L 的溶液 B ； 3)将A溶液缓慢加入溶液B中，控制Bi/Mo物质量比为2 (0.95 I. 05)，并不断搅拌，形成前驱物溶液C ; 4)用NaOH或HNO3调节前驱物溶液C的pH值为2_4； 将壳聚糖溶解于浓醋酸溶液中，配制浓度为O. 10-0. 30mol/L的壳聚糖溶液D ;将溶液C与溶液D按100 (2 5)的体积比混合均匀得溶液E ； 5)将溶液E倒入微波水热反应釜中，填充度控制在50-70%;然后密封微波水热反应釜，将其放入MDS-8型微波水热反应仪中，水热温度控制在140°C _180°C，反应时间控制在30min-90min,反应结束后自然冷却到室温； 6)打开微波水热反应釜，产物通过离心收集，然后分别采用去离子水和无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中在80°C干燥得最终产物花球状Bi2MoO6微晶。
全文摘要
一种花球状Bi2MoO6微晶的制备方法，将二水钼酸钠加入到去离子水中得溶液A；分别将五水硝酸铋和PVP加入到去离子水得溶液B；将A溶液加入溶液B中得前驱物溶液C；将壳聚糖溶解于浓醋酸溶液得溶液D；将溶液C与溶液D混合均匀得溶液E；将溶液E倒入微波水热反应釜中，将其放入MDS-8型微波水热反应仪中，反应结束后自然冷却到室温；打开微波水热反应釜，产物通过离心收集，然后分别采用去离子水和无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中干燥得最终产物花球状Bi2MoO6微晶。本发明采用简单的微波水热法制备工艺，以PVP为模板剂，制备出了花球状Bi2MoO6微晶。该方法反应周期短、反应温度低，大大降低了能耗，节约了成本，并且操作简单，对环境无污染。
文档编号C01G39/00GK102923779SQ201210458609
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者曹丽云, 张婷, 黄剑锋, 周森, 吴建鹏, 费杰, 卢靖, 李翠艳 申请人:陕西科技大学