专利名称：纳米碲化铋的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碲化铋的制备方法，尤其涉及一种纳米碲化铋的制备方法。
背景技术：
众所周知，B1-Te基热电材料是目前在室温应用性能最好研究最多的热电材料之
O当前纳米B1-Te基热电材料的制备集中在纳米层面。但纳米碲化铋的制备需在含碲溶液制备、有害氮氧化物控制、酸碱用量等问题上进行改进。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种纳米碲化铋的制备方法，其含碲溶液制备简单。本发明的另一目的在于提供了一种纳米碲化铋的制备方法，其在制备过程中不形成有害氮氧化物。本发明的另一目的在于提供了一种纳米碲化铋的制备方法，其控制了制备过程中的酸碱用量。为了实现本发明的目的，本发明提供一种纳米碲化铋的制备方法，包括步骤:用三氧化二铋、浓硝酸、蒸馏水配制含铋溶液；用二氧化碲和氢氧化钠溶液配制含碲溶液；准备还原用草酸溶液和介质用草酸溶液，介质用草酸溶液中添加有表面活性剂；取含铋溶液、含碲溶液和还原用草酸溶液,边搅 拌边同时加到介质用草酸溶液中，以形成混合溶液,随后采用氢氧化钠溶液调节混合溶液PH值，从而获得含铋和碲的共沉淀物；将共沉淀物过滤、洗涤、和真空干燥，以获得干燥制品；将干燥制品放入加热炉中进行煅烧，之后随炉冷却至室温，以获得煅烧制品；使煅烧制品在氢气气氛的加热炉中进行还原反应，之后随炉冷却至室温，以获得纳米碲化铋。本发明的有益效果如下。采用本发明所述的纳米碲化铋的制备方法，含碲溶液制备简单。本发明所述的纳米碲化铋的制备方法在制备过程中有效控制有害氮氧化物。本发明所述的纳米碲化铋的制备方法在制备过程中减少了制备过程中的酸碱用量。在本发明所述的纳米碲化铋的制备方法中，原料廉价易得、设备简单、工艺易控、产品质量稳定并易于实现产业化。
具体实施例方式下面首先说明根据本发明的纳米碲化铋的制备方法。根据本发明的纳米碲化铋的制备方法，包括步骤:用三氧化二铋、浓硝酸、蒸馏水配制含铋溶液；用二氧化碲和氢氧化钠溶液配制含碲溶液；准备还原用草酸溶液和介质用草酸溶液，介质用草酸溶液中添加有表面活性剂；取含铋溶液、含碲溶液和还原用草酸溶液，边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中，以形成混合溶液，随后采用氢氧化钠溶液调节混合溶液PH值，从而获得含铋和碲的共沉淀物；将共沉淀物过滤、洗涤、和真空干燥，以获得干燥制品；将干燥制品放入加热炉中进行煅烧，之后随炉冷却至室温，以获得煅烧制品；使煅烧制品在氢气气氛的加热炉中进行还原反应，之后随炉冷却至室温，以获得纳米碲化铋。优选地，采用浓硝酸的质量百分比浓度为65%，配制成的含铋溶液的中的铋离子的浓度为lmol/L。优选地，采用氢氧化钠溶液溶解二氧化碲制备含碲溶液，其中氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L，配制成的含碲溶液中碲离子的浓度为lmol/L。在一个实施例中，边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中的加入方式为:含铋溶液、含碲溶液、还原用草酸溶液边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中。可替代地，边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中的加入方式为:含铋溶液和含碲溶液先混合得到混合液A，之后混合液A和还原用草酸溶液边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中。优选地，还原用草酸溶液的浓度为0.5mol/L，介质用草酸溶液的pH为2 5。优选地，形成混合溶液时的搅拌速度为300 500rpm。优选地，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠在介质用草酸溶液中的质量百分比为2%。优选地，调pH值用的氢氧化钠溶液的浓度为3mol/L，形成的混合溶液的pH值被调整为2 5。优选地，洗涤采用的洗涤液选自蒸馏水和无水乙醇。
优选地，真空干燥的真空度为5Pa以下，温度为80°C，时间为6 24h。优选地，煅烧处理的温度为300°C，保温时间为2 5h。优选地，氢气的流量为80 100L/h，还原时的温度为350 600°C，保温时间I 2h。根据本发明制备的纳米碲化铋的尺寸为30 80nm。其次说明本发明的纳米碲化铋的制备方法的实施例。实施例1分别取12.5ml含铋溶液(铋离子浓度为lmol/L，由三氧化二铋和质量百分比浓度为65%的浓硝酸制备)、19ml含碲溶液(碲离子浓度为lmol/L，采用2mol/L的氢氧化钠溶液溶解二氧化碲制备)和46ml还原用草酸溶液(浓度为0.5mol/L)，边搅拌边同时加到150ml,pH = 3的介质用草酸溶液中，搅拌速度为300rpm。其中边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中的加入方式为:含铋溶液、含碲溶液、还原用草酸溶液边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中。介质用草酸溶液中添加有质量百分比为2%的十二烷基苯磺酸钠。随后采用浓度为3mol/L的NaOH溶液约20ml，调节混合溶液的pH值为4。继续搅拌15min保证共沉淀完全后过滤、先蒸馏水后无水乙醇洗涤，在80°C下真空4Pa下干燥24h后，送在30(TC下煅烧2h，冷却后在350°C下，流量为80L/h的氢气气氛中还原2h。得到纳米碲化铋样品粒径约为 30nm。实施例2分别取12.5ml含铋溶液(铋离子浓度为lmol/L，由三氧化二铋和质量百分比浓度为65%的浓硝酸制备)、19ml含碲溶液(碲离子浓度为lmol/L，采用2mol/L的氢氧化钠溶液溶解二氧化碲制备)和87ml还原用草酸溶液(浓度为0.5mol/L)，边搅拌边同时加到225ml、pH = 3的草酸溶液中，搅拌速度为350rpm。其中边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中的加入方式为:含铋溶液、含碲溶液、还原用草酸溶液边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中。介质用草酸溶液中添加有质量百分比为2%的十二烷基苯磺酸钠。随后采用浓度为3mol/L的NaOH溶液约20ml，调节混合溶液的pH值为5。继续搅拌15min保证共沉淀完全后过滤、先蒸馏水后无水乙醇洗涤，在80°C下真空3Pa下干燥6h后，送在300°C下煅烧3h，冷却后在400°C下，流量为85L/h的氢气气氛中还原2h。得到纳米碲化铋样品粒径约为40nm。实施例3分别取12.5ml含铋溶液(铋离子浓度为lmol/L，由三氧化二铋和质量百分比浓度为65%的浓硝酸制备)、19ml含碲溶液(碲离子浓度为lmol/L，采用2mol/L的氢氧化钠溶液溶解二氧化碲制备)和57ml还原用草酸溶液(浓度为0.5mol/L)，边搅拌边同时加到225ml、pH值为3的草酸溶液中，搅拌速度为400rpm。其中边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中的加入方式为:含铋溶液、含碲溶液、还原用草酸溶液边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中。介质用草酸溶液中添加有质量百分比为2%的十二烷基苯磺酸钠。随后采用浓度为3mol/L的NaOH溶液约20ml，调节混合溶液的pH值为3。继续搅拌15min保证共沉淀完全后过滤、先蒸馏水后无 水乙醇洗涤，在80°C下真空2Pa下干燥12h后，送在300°C下煅烧4h，冷却后在450°C下,流量为100L/h的氢气气氛中还原1.5h。得到纳米締化秘样品粒径约为55nm。实施例4 取12.5ml含铋溶液(铋离子浓度为lmol/L，由三氧化二铋和质量百分比浓度为65%的浓硝酸制备)、19ml含碲溶液(碲离子浓度为lmol/L，采用2mol/L的氢氧化钠溶液溶解二氧化碲制备)和87ml还原用草酸溶液(浓度为0.5mol/L)，边搅拌边同时加到150ml、pH值为3的草酸溶液中，搅拌速度为500rpm，其中边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中的加入方式为:含铋溶液、含碲溶液、还原用草酸溶液边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中。介质用草酸溶液中添加有质量百分比为2%的十二烷基苯磺酸钠。随后采用浓度为3mol/L的NaOH溶液约20ml，调节混合溶液的pH值为2。继续搅拌15min保证沉淀完全后过滤、先蒸馏水后无水乙醇洗涤，在80°C下真空4Pa下干燥8h后，送在300°C下煅烧5h，冷却后在600°C下，流量为90L/h的氢气气氛中还原lh。得到纳米碲化铋样品粒径约为80nm。实施例5取12.5ml含铋溶液(铋离子浓度为lmol/L，由三氧化二铋和质量百分比浓度为65%的浓硝酸制备)和87ml含碲溶液(碲离子浓度为lmol/L，采用2mol/L的氢氧化钠溶液溶解二氧化碲制备)、100ml还原用草酸溶液(浓度为0.5mol/L)，边搅拌边同时加到150ml、pH值为3的介质用草酸溶液中，搅拌速度为350rpm。其中边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中的加入方式为:含铋溶液和含碲溶液先混合得到混合液A，之后混合液A和还原用草酸溶液边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中。介质用草酸溶液中添加有质量百分比为2%的十二烷基苯磺酸钠。随后采用200ml浓度为3mol/L的NaOH溶液调节混合溶液的pH值为2。继续搅拌15min保证沉淀完全后过滤、先蒸馏水后无水乙醇洗涤，在80°C下真空IPa下干燥IOh后，在300°C下煅烧3h，冷却后在400°C下，流量为80L/h的氢气气氛中还原2h。得到纳米締化秘样品粒径约为50nm。 在本发明中，采用NaOH制备含碲溶液，无需加热(即可常温下进行)，且溶解速度快，且可避免 氮氧化物的大量生成。
权利要求
1.一种纳米碲化铋的制备方法，其特征在于，包括步骤: 用三氧化二铋、浓硝酸、蒸馏水配制含铋溶液； 用二氧化碲和氢氧化钠溶液配制含碲溶液； 准备还原用草酸溶液和介质用草酸溶液，介质用草酸溶液中添加有表面活性剂； 取含铋溶液、含碲溶液和还原用草酸溶液，边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中，以形成混合溶液，随后采用氢氧化钠溶液调节混合溶液pH值,从而获得含铋和碲的共沉淀物； 将共沉淀物过滤、洗涤、和真空干燥，以获得干燥制品； 将干燥制品放入加热炉中进行煅烧，之后随炉冷却至室温，以获得煅烧制品； 使煅烧制品在氢气气氛的加热炉中进行还原反应，之后随炉冷却至室温，以获得纳米碲化铋。
2.根据权利要求1所述的纳米碲化铋的制备方法，其特征在于，浓硝酸的质量百分比浓度为65%，配制成的含铋溶液的中的铋离子的浓度为lmol/L。
3.根据权利要求1所述的纳米碲化铋的制备方法，其特征在于，采用氢氧化钠溶液溶解二氧化碲制备含碲溶液，氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L，配制成的含碲溶液中碲离子的浓度为lmol/L。
4.根据权利要求1所述的纳米碲化铋的制备方法，其特征在于，还原用草酸溶液的浓度为0.5mol/L,介质用草酸溶液的pH为2 5。
5.根据权利要求1所述的纳米碲化铋的制备方法，其特征在于，形成混合溶液时的搅祥速度为300 500rpm。
6.根据权利要求1所述的纳米碲化铋的制备方法，其特征在于， 表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠在介质用草酸溶液中的质量百分比为2% ； 调节PH值用的氢氧化钠溶液的浓度为3mol/L，形成的混合溶液pH值被调整为2 5。
7.根据权利要求1所述的纳米碲化铋的制备方法，其特征在于，洗涤采用的洗涤液选自蒸馏水和无水乙醇；真空干燥的真空度为5Pa以下，温度为80°C，时间为6 24h。
8.根据权利要求1所述的纳米碲化铋的制备方法，其特征在于，煅烧温度为300°C，保温时间为2 5h。
9.根据权利要求1所述的纳米碲化铋的制备方法，其特征在于，氢气的流量为80 100L/h，还原时的温度为350 600°C，保温时间为I 2h。
10.根据权利要求1所述的纳米碲化铋的制备方法，其特征在于，所获得的纳米碲化铋的尺寸为30 80nm。
全文摘要
本发明提供一种纳米碲化铋的制备方法，包括用三氧化二铋、浓硝酸、蒸馏水配制含铋溶液；用二氧化碲和氢氧化钠溶液配制含碲溶液；准备还原用草酸溶液和介质用草酸溶液，介质用草酸溶液中添加有表面活性剂；取含铋溶液、含碲溶液和还原用草酸溶液，边搅拌边同时加到介质用草酸溶液中，以形成混合溶液，随后采用氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH值，从而获得含铋和碲的共沉淀物；将共沉淀物过滤、洗涤、和真空干燥；将干燥制品放入加热炉中进行煅烧，之后随炉冷却至室温，以获得煅烧制品；使煅烧制品在氢气气氛的加热炉中进行还原反应，之后随炉冷却至室温，以获得纳米碲化铋。本发明简化含碲溶液制备、有效控制有害氮氧化物、减少酸碱用量。
文档编号C01B19/04GK103183323SQ20111046109
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者潘慧娟, 黄娟 申请人:广东先导稀材股份有限公司