本发明涉及一种超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的制备方法，属于材料制备技术领域。
背景技术：
铁酸铋系化合物是一类带隙较窄的半导体材料，由于晶体结构中的铁原子具有特殊的自旋特性，铁酸铋化合物表现出优异的电、磁和光吸收性能，同时，铁酸铋良好的化学稳定性和光稳定性使其在多铁性材料和光催化材料领域具有巨大的应用潜力。其中，bi25feo40为软铋矿结构，属于立方晶系，吸收边界值在可见光范围（eg﹤2.8ev），其纳米材料显示出较高的可见光催化活性，引起了科研人员的关注。铁酸铋材料的性能与其纯度、尺寸大小和微观形貌密切相关，实现可控制备显得尤为重要。研究发现，水热法能够制得尺寸小、分散性好、结晶度和纯度高的纳米粉体，在铁酸铋纳米颗粒制备中也得到了广泛的应用。本发明选取聚酰胺-胺树形分子（pamam）为稳定剂，采用溶剂热法制备了直径在10nm以下的超小、纯相bi25feo40纳米颗粒，在可见光催化剂、光电材料等领域具有理论意义和应用价值。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的制备方法，其技术内容为：
一种超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的制备方法，其特征在于：以末端基团为酯基、羟基或羧基的聚酰胺-胺（pamam）树形分子为模板，采用溶剂热法制备超小、纯相bi25feo40纳米颗粒。
所述的一种超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将bi(no3)3·5h2o和fe(no3)3·9h2o按25:1的物质的量比加入到烧杯中，边搅拌边缓慢滴加10%稀硝酸至完全溶解，再加入pamam树形分子水溶液，置于室温下搅拌2～4h，使bi3+和fe3+与树形分子充分配位，将搅拌速度调至800r·min-1以上，加入碱溶液使反应体系的ph值为13～14，室温下搅拌反应1h后，将反应体系转移至水热反应釜中，加入碱溶液使反应体系的ph值为14，补充有机溶剂或碱溶液使填充度为70%～75%，密封后将反应釜置于100～120℃的烘箱中，保温16～24h后取出，离心分离，用去离子水将沉淀物洗涤至ph值为中性后，在60℃下烘干即得到超小、纯相bi25feo40纳米颗粒。
所述的一种超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的制备方法，其特征在于：pamam树形分子的代数为4.5～5.5代，末端基团为酯基、羟基或羧基，加入量以bi3+与pamam的物质的量比为60:1～10:1为标准，树形分子水溶液的浓度为1×10-4～1×10-2mol·l-1。
所述的一种超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（1）中fe(no3)3·9h2o或bi(no3)3·5h2o的浓度为0.01～0.1mol·l-1，步骤（2）中有机溶剂为乙醇或丙酮，水热反应釜中有机溶剂与水的体积比为1:4～1:1。
所述的一种超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的制备方法，其特征在于：碱溶液为naoh或koh的水溶液，浓度为2～4mol·l-1，步骤（1）中碱溶液分批加入，第一批加入量不少于体系中反应物fe(no3)3·9h2o、bi(no3)3·5h2o和硝酸的物质的量的总和，然后滴加至规定ph值。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明采用分散系数接近于1的球形的聚酰胺-胺树形分子为稳定剂，制得的bi25feo40纳米颗粒为纯相，结晶良好，尺寸小于10nm，粒径均匀，分散良好，可用于可见光催化剂、光电材料等领域；
2、本发明采用溶剂热法制备bi25feo40纳米颗粒，工艺简单，易推广。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的xrd图。
图2是本发明实施例1制得的超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的hrtem照片。
具体实施方式
实施例1：
将bi(no3)3·5h2o和fe(no3)3·9h2o按25:1的物质的量比加入到烧杯中，边搅拌边缓慢滴加10%稀硝酸至完全溶解，再加入浓度为1×10-2mol·l-1、4.5代酯端基的pamam树形分子水溶液，加入量以bi3+与pamam的物质的量比为25:1为标准，置于室温下搅拌2h，使bi3+和fe3+与pamam充分配位，将搅拌速度调至800r·min-1以上，用4mol·l-1的naoh水溶液将体系的ph调至13～14，室温下搅拌反应1h后，将反应体系转移至水热反应釜中，用naoh将体系的ph值调至14，补充丙酮或naoh水溶液至填充度为70%，并保证丙酮与水的体积比为1:1。将反应釜密封后置于120℃的烘箱中，保温24h后取出，离心分离，用去离子水将沉淀物洗涤至ph值为中性后，在60℃下烘干即得到超小、纯相bi25feo40纳米颗粒。
图1是本实施例制备的超小、纯相bi25feo40纳米颗粒的xrd图，曲线不够平滑，且衍射峰变宽，是由于制备的纳米颗粒的尺寸太小，晶体生长缺陷较多所致，与jcpds标准卡（pdf46-0416）对照，各衍射峰全部归属于立方晶系软铋矿结构的bi25feo40，表明产物为纯相bi25feo40。
图2是本实施例制备的bi25feo40纳米颗粒的hrtem照片，颗粒呈球形，平均粒径约为7.9nm，尺寸较均匀，晶格条纹连续，结晶度较高，晶面间距0.291nm、0.274nm、0.236nm、0.228nm和0.216nm，分别对应于bi25feo40晶体的(222)、(321)、(330)、(420)和(332)晶面。
实施例2：
将bi(no3)3·5h2o和fe(no3)3·9h2o按25:1的物质的量比加入到烧杯中，边搅拌边缓慢滴加10%稀硝酸至完全溶解，再加入浓度为1×10-4mol·l-1、5.5代酯端基的pamam树形分子水溶液，加入量以bi3+与pamam的物质的量比为60:1为标准，置于室温下搅拌4h，使bi3+和fe3+与pamam充分配位，将搅拌速度调至800r·min-1以上，用4mol·l-1的koh水溶液将体系的ph调至13～14，室温下搅拌反应1h后，将反应体系转移至水热反应釜中，用koh将体系的ph值调至14，补充乙醇或koh水溶液至填充度为70%，并保证乙醇与水的体积比为1:2。将反应釜密封后置于110℃的烘箱中，保温20h后取出，离心分离，用去离子水将沉淀物洗涤至ph值为中性后，在60℃下烘干即得到超小、纯相bi25feo40纳米颗粒。
实施例3：
将bi(no3)3·5h2o和fe(no3)3·9h2o按25:1的物质的量比加入到烧杯中，边搅拌边缓慢滴加10%稀硝酸至完全溶解，再加入浓度为1×10-3mol·l-1、5.0代羟基为端基的pamam树形分子水溶液，加入量以bi3+与pamam的物质的量比为40:1为标准，置于室温下搅拌3h，使bi3+和fe3+与pamam充分配位，将搅拌速度调至800r·min-1以上，用2mol·l-1的koh水溶液将体系的ph调至13～14，室温下搅拌反应1h后，将反应体系转移至水热反应釜中，用koh将体系的ph值调至14，补充乙醇或koh水溶液至填充度为75%，并保证乙醇与水的体积比为1:4。将反应釜密封后置于100℃的烘箱中，保温24h后取出，离心分离，用去离子水将沉淀物洗涤至ph值为中性后，在60℃下烘干即得到超小、纯相bi25feo40纳米颗粒。
实施例4：
将bi(no3)3·5h2o和fe(no3)3·9h2o按25:1的物质的量比加入到烧杯中，边搅拌边缓慢滴加10%稀硝酸至完全溶解，再加入浓度为1×10-3mol·l-1、5.0代羧基为端基的pamam树形分子水溶液，加入量以bi3+与pamam的物质的量比为10:1为标准，置于室温下搅拌3h，使bi3+和fe3+与pamam充分配位，将搅拌速度调至800r·min-1以上，用4mol·l-1的naoh水溶液将体系的ph调至13～14，室温下搅拌反应1h后，将反应体系转移至水热反应釜中，用naoh将体系的ph值调至14，补充丙酮或naoh水溶液至填充度为75%，并保证丙酮与水的体积比为1:2。将反应釜密封后置于120℃的烘箱中，保温16h后取出，离心分离，用去离子水将沉淀物洗涤至ph值为中性后，在60℃下烘干即得到超小、纯相bi25feo40纳米颗粒。