专利名称：一种制备片状硅酸铋粉体的方法
技术领域：
本发明涉及闪烁晶体材料的制备，公开了一种制备片状硅酸铋粉体的方法。
背景技术：
Bi2SiO5晶体属正交晶系，Cmc2l空间群，点阵常数a=l5.19人，b=5.468A,
c=5.314A,z = 40它的结构可以看作是由[Bi2O2]2+层分隔开的改03]2_链所构成，因此结构式写成Bi4
[Si206]。Bi2SiO5晶体主要具有介电、热电以及非线性光学等性质，它的非中心对称的晶体结构使其有可能具有铁电性质。由于晶体生长方面的困难，有关Bi2SiO5 晶体各种性能及应用的报道尚缺。Bi2SiO5的制备方法主要有固相合成法、水热法和溶胶-凝胶法。最早合成出单一 Bi2SiO5 晶相得的是(J. Ketter, V. Kramer, Freiburg, Neues Jahrbuchfur Mineralogie Monatshefte, 1986，1 :13 18)，将 Bi2O3 与 SiO2 在 1000 1040°C熔融，冷却中淬火，在 400 520°C结晶一个星期制得呈浅黄色的Bi2SiO5晶相。该方法制备所需时间太长，不利于大生产，且原料配比不是生成Bi2SiO5晶相的配比，所产生晶相中存在大量的玻璃相，应用受到限制。王燕等人(王燕，王秀峰，于成龙.无机盐工业，2007，39 ) 38-40)将Bi2O3 与SiO2按物质的量比1 1混合，在一定温度下处理一定时间获得生成产物，固相反应温度由700°C升高至900°C过程中，亚稳态Bi2SiO5逐渐转变为稳定态Bi12SiO2tl和Bi4Si3O12,反应温度对Bi2SiO5的生成起决定性作用。750°C保温不同时间所获试样的XRD谱表明，固相反应时间延长，反应物Bi2O3的衍射峰减弱，稳定相Bi12SiO2tl衍射峰增强，随着反应的进行， 生成物亚稳相Bi2SiO5的衍射峰减弱，反应时间过长，不利于亚稳相Bi2SiO5生成。该组分在升温过程中产生晶体的种类较多，制备单一晶体制备工艺难以控制。Ruigen Chen等采 (Ruigen Chen, Jinhong Bi, Ling Wu, etal. Inorganic Chemistry, 2009,48 :9072-9076.) 用水热法以Bi (NO3)3 · 5H20和Na2SiO3 · 9H20(或(C2H5O)4Si)为原料，第一次不需要模板合成了 Bi2SiO5纳米片，研究表明，以Na2SiO3为硅源的样的光催化性能优于以(C2H5O)4Si为硅源的样。戴晓军等(Xiao-Jun Dai, Yong-Song Luo, Shao-Yun Fu, et al. Solid State Sciences. 2010，12 :637-642)采用水热法制备三维层状花瓣状纳米结构的Bi2SiO5,并对其发光性能进行了研究。结果表明，花瓣状纳米结构的成核与成长由成核-分解-再结晶生长机制控制，同时聚乙烯吡咯烷酮(缩写为PVP)和NaOH的浓度对花瓣状结构有着重要的影口向。Ling Zhang(Ling Zhang, Wenzhong Wang, Songmei Sun, etal. Applied Catalysis B Environmental. 2010,100 :97-101)等采用水热法合成了具有优异光催化性能的混合 8土25105介孔微球。但水热法设备要求高，技术难度大，安全性能差。柏朝辉等(柏朝晖，巴学巍，贾茹.无机化学学报，2006，22 (7) :1327-1329)人利用溶胶-凝胶法制备Bi4Si3O12纳米粉体的过程中，在550-650°C时得到了主晶相为Bi2SiO5和Bi2O3的混合晶相，随着反应温度的升高，Bi2SiO5和Bi2O3不断反应，在750°C生成了主晶相为立方晶相的目标产物Bi4Si3O1215 保加利亚 Y. Dimitriev 等(Y. Dimitriev, M. Krupchanska, Y. Ivanova, et al. Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy,2010,45(1) :39-42) M胶-凝胶法合成Bi2SiO5和Bi4Si3O12晶体。但溶胶-凝胶法制备硅酸铋粉体，工艺过程复杂，不利于大生产。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备片状硅酸铋粉体的方法，可以简单快速制备出片状硅酸铋粉体，且产物纯度高，便于大规模生产。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种制备片状硅酸铋粉体的方法，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1. 1 1 1 1.15球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.4 0. 6 0.7 0.3球磨5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比1 4 4 1在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，625°C 700°C条件下保温，保温时间在O到1. 5小时之间，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。其中，所述第五步中进行一次以上的清洗。与现有技术相比，本发明的优点是(1)方法简便，易于操作，反应条件温和；(2)生产成本低，制备周期短，约10 Mh ；C3)产物纯度高，可达80% 99.8%。(4)制备的片状硅酸铋粉体的粒径分布窄，约0. 2 3 μ m。
图1为实施例1制备的硅酸铋(Bi2SiO5)粉体在X射线衍射仪检测的衍射照片，其中横坐标为衍射角2 θ/(。)，纵坐标为衍射强度。图2为实施例1制备的硅酸铋(Bi2SiO5)粉体的扫描电子显微镜图像。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。实施例一一种制备片状硅酸铋粉体的方法，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SW2按摩尔比1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.533 0. 467球磨 5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比2 3在研钵中手磨30min ；
第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，660°C条件下保温1小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。参见附图1，可以看出所制备的硅酸铋粉体为纯度较高的Bi2SiO5晶相。参见附图2，可以看出所制备的硅酸铋粉体为片状。实施例二一种制备片状硅酸铋粉体的方法，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SW2按摩尔比1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.533 0. 467球磨 5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比2 3在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，625°C条件下保温1. 5小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。实施例三一种制备片状硅酸铋粉体的方法，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SW2按摩尔比1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.533 0. 467球磨 5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比4 1在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，700°C条件下保温0. 5小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。实施例四一种制备片状硅酸铋粉体的方法，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SW2按摩尔比1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.533 0. 467球磨 5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比2 3在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，680°C条件下保温0.5小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。实施例五
一种制备片状硅酸铋粉体的方法，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1. 1 1球磨5小时， 作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比1 1球磨5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比1 1在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，700°C条件下保温1小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。实施例六一种制备片状硅酸铋粉体的方法，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SW2按摩尔比1 1. 15球磨5小时， 作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比3 2球磨5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比1 4在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，625°C条件下保温，保温时间在0到1. 5小时之间均可，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。实施例七一种制备片状硅酸铋粉体的方法，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1. 1 1球磨5小时， 作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比1 15球磨5小时， 生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比2 1在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，630°C条件下保温1. 5小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。实施例八一种制备片状硅酸铋粉体的方法，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1. 1 1球磨5小时， 作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比7 3球磨5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比2 1在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，630°C条件下保温1. 5小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。以上各个实施例中，第五步中的清洗可进行多次，效果更佳。对以上各实施例制备的片状硅酸铋粉体进行试验分析，其纯度可达80% 99. 8%，同时制备的片状硅酸铋粉体的粒径分布窄，约0. 2 3μπι。
权利要求
1.一种制备片状硅酸铋粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1. 1 1 1 1.15球磨5 小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.4 0. 6 0. 7 0.3 球磨5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比1 4 4 1 在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，625°C 700°C条件下保温，保温时间在0到1. 5小时之间，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。
2.一种制备片状硅酸铋粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.533 0. 467球磨5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SW2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比2 3在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，660°C条件下保温1 小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。
3.一种制备片状硅酸铋粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.533 0. 467球磨5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SW2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比2 3在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，625°C条件下保温1. 5 小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。
4.一种制备片状硅酸铋粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.533 0. 467球磨5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SW2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比4 1在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，700°C条件下保温0.5 小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。
5.一种制备片状硅酸铋粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.533 0. 467球磨5小时，生成NaCl-Na2SO4复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SW2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比2 3在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，680°C条件下保温0.5 小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。
6.一种制备片状硅酸铋粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1.1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比1 1球磨5小时，生成 NaCl-Na2SO4 复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SW2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比1 1在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，700°C条件下保温1 小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。
7.一种制备片状硅酸铋粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1 1.15球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比3 2球磨5小时，生成 NaCl-Na2SO4 复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SW2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比1 4在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，625°C条件下保温，保温时间在0到1. 5小时之间，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。
8.一种制备片状硅酸铋粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1.1 1球磨5小时，作为反应原料；第二步，以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比1 1.5球磨5小时，生成 NaCl-Na2SO4 复合盐；第三步，将烘干的Bi2O3和SW2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比2 1在研钵中手磨30min ；第四步，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，630°C条件下保温1. 5小时，取出，冷却至室温；第五步，将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体。
9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的制备片状硅酸铋粉体的方法，其特征在于， 所述第五步中进行一次以上的清洗。
全文摘要
本发明涉及闪烁晶体材料的制备，公开了一种制备片状硅酸铋粉体的方法，首先，以无水乙醇为球磨介质，将Bi2O3和SiO2按摩尔比1.1∶1～1∶1.15球磨5小时，作为反应原料，再以无水乙醇为球磨介质，将NaCl和Na2SO4按摩尔比0.4∶0.6～0.7∶0.3球磨5小时，然后将烘干的Bi2O3和SiO2的混合料与NaCl-Na2SO4复合盐以质量比1∶4～4∶1在研钵中手磨30min，将配合料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，625℃～700℃条件下保温0～1.5小时，取出，冷却，最后将冷却的试样在超声波中用去离子水清洗后烘干，即得片状硅酸铋粉体，本发明可以简单快速制备出片状硅酸铋粉体，且产物纯度高，便于大规模生产。
文档编号B82Y40/00GK102351203SQ20111018691
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者江红涛, 王秀峰, 许亚琴, 鲁俊雀 申请人:陕西科技大学