專利名稱：Bi₁₂SiO₂₀的一種新的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，特別涉及半導(dǎo)體光催化劑Bi12SiO2tl的制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，由于作為光催化劑的二氧化鈦的帶隙較寬(銳鈦礦相為3.2eV)，僅在387nm以下波長(zhǎng)的紫外光照射下才具有催化活性，太陽光譜的利用率低(不到5% )。 因此，人們開始重視新型光催化材料的研發(fā)。Chihuan He等人(Chihuan He, Mingyuan Gu "Preparation, characterization and photocatalytic properties of Bi12SiO20 powders”《Scripta Mater))2006, 55 :481-484)以硝酸鉍和正硅酸乙酯為原料，冰醋酸做溶劑，乙二醇甲醚做助溶劑調(diào)溶液的粘度，采用化學(xué)溶液分解技術(shù)(CSD)，制備出了半導(dǎo)體光催化材料Bi12SiO2tlt5該光催化材料的帶隙為2. 8eV，因而具有可見光響應(yīng)能力。但Chihuan He等人制備Bi12SiO2tl的方法存在一個(gè)重大缺陷，即所用助溶劑乙二醇甲醚的毒性太大，吸入體內(nèi)，將使人頭部疼痛，對(duì)環(huán)境造成的危害較大，且價(jià)格太高。而另一個(gè)缺點(diǎn)是，制成品的帶隙仍然較寬，可見光響應(yīng)能力仍然不是令人十分滿意。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種Bi12SiO2tl的新的制備方法，通過引入新的助溶劑，并提供制備所需新的原料配比和新的制備工藝條件，制備出光譜響應(yīng)范圍更寬的Bi12SiO2tl，并且有效降低制備過程對(duì)環(huán)境的污染，降低成品造價(jià)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下Bi12SiO20的一種制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行第一步將硝酸鉍溶解于冰醋酸中，然后將正硅酸乙酯滴加到硝酸鉍的冰醋酸溶液中；硝酸鉍、正硅酸乙酯、冰醋酸的摩爾比是12 1.2 620；第二步用無水乙醇調(diào)節(jié)第一步產(chǎn)物的粘度；硝酸鉍與無水乙醇的摩爾比是12 145 ；第三步將第二步產(chǎn)物置于馬弗爐中350°C下預(yù)熱10分鐘，加熱至700 800°C焙燒180分鐘；第四步冷卻到室溫，得成品。其中第三步的焙燒溫度優(yōu)選為700°C。本發(fā)明的積極效果在于第一、采用無水乙醇作助溶劑調(diào)溶液的粘度，由于無水乙醇無毒、無副作用、價(jià)廉， 因此改善了制備環(huán)境，降低了制備過程的污染程度，并大幅度降低了制造成本。第二、采用本發(fā)明的制備方法所得到的Bi12SiO2tl帶隙更窄(2. 64eV)，因此具有更寬的光譜響應(yīng)范圍。第三、經(jīng)過大量反復(fù)實(shí)驗(yàn)摸索到的原料配比和工藝參數(shù)，確保了成品的純度。


圖1是不同財(cái)(而3)3*5!120、(C2H5O)4Si配比所制產(chǎn)物的XRD譜。圖中Bi (NO3) 3 ·5Η20 與(C2H5O)4Si 的配比分另Ij 是a. 12 1. 0 ；b. 12 1. 1 ；c. 12 1. 2 ；d. 12 1. 3 ； e. 12 1. 4。圖2是不同焙燒溫度的XRD譜。圖中的焙燒溫度分別是a.600°C ;b. 700°C ； c. 800 °C ；d. 900 °C。圖3是不同乙醇加入量所制產(chǎn)物的XRD譜。圖中乙醇加入量分別是a. Oml ； b. 15ml ；c. 30ml ；d. 45ml。圖4是最佳實(shí)驗(yàn)條件下制備的Bi12SiO2tl的紫外可見吸收和紫外可見漫反射譜。圖中主圖為紫外可見吸收譜，插圖為紫外可見漫反射譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例一第一步將20. 382g硝酸鉍溶解于125ml冰醋酸中，然后將0. 875g正硅酸乙酯滴加到硝酸鉍的冰醋酸溶液中；第二步用30ml無水乙醇調(diào)節(jié)第一步產(chǎn)物的粘度；第三步將第二步產(chǎn)物置于馬弗爐中350°C下預(yù)熱10分鐘，加熱至700°C焙燒180 分鐘；第四步冷卻到室溫，得成品。實(shí)施例二第一步將20. 382g硝酸鉍溶解于125ml冰醋酸中，然后將0. 875g正硅酸乙酯滴加到硝酸鉍的冰醋酸溶液中；第二步用30ml無水乙醇調(diào)節(jié)第一步產(chǎn)物的粘度；第三步將第二步產(chǎn)物置于馬弗爐中350°C下預(yù)熱10分鐘，加熱至800°C焙燒180 分鐘；第四步冷卻到室溫，得成品。反應(yīng)物硝酸鉍、正硅酸乙酯最佳配比的確定如圖1，a、b、c、d和e是固定硝酸鉍、無水乙醇和冰醋酸的用量分別為20. 382g、 30ml和125ml，硝酸鉍與正硅酸乙酯的配比(摩爾比)為12 1.0,12 1. 1,12 1.2、 12 1.3 和 12 1. 4，700°C煅燒所制產(chǎn)物的 XRD 譜。將圖 1 與 JCPDS 74_1376、76_1730、 65-3319和86-1794號(hào)卡片相對(duì)照發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物由Bi12SiO2tl、單斜相α -Bi2O3、立方相Bi2O3 和Bi4(SiO4)3四種晶相組成。采用K值法對(duì)圖1中各XRD譜進(jìn)行定量計(jì)算后得每種配方制得產(chǎn)物中各物的含量列于表1中。由表1看出，若硝酸鉍和正硅酸乙酯以化學(xué)計(jì)量比配料(12 1.0)，則產(chǎn)物的純度較低。而當(dāng)硝酸鉍正硅酸乙酯=12 1.2時(shí)，所制產(chǎn)物中的Bi12SiO2tl純度最高，達(dá)96. 6%，而硝酸鉍與正硅酸乙酯按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行制備，產(chǎn)物中 Bi12SiO^1的含量?jī)H占79.2%。因而本發(fā)明確定硝酸鉍與正硅酸乙酯的最佳配比(摩爾比) 為 12 1. 2。
表1不同Bi (NO3) 3 · 5H20、(C2H5O)4Si配比所制產(chǎn)物中各物含量
權(quán)利要求
1.Bi12SiO20的一種制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行第一步將硝酸鉍溶解于冰醋酸中，然后將正硅酸乙酯滴加到硝酸鉍的冰醋酸溶液中；硝酸鉍、正硅酸乙酯、冰醋酸的摩爾比是12 1.2 620； 第二步用無水乙醇調(diào)節(jié)第一步產(chǎn)物的粘度； 硝酸鉍與無水乙醇的摩爾比是12 145 ；第三步將第二步產(chǎn)物置于馬弗爐中350°C下預(yù)熱10分鐘，加熱至700 800°C焙燒 180分鐘；第四步冷卻到室溫，得成品。
2.如權(quán)利要求1所述的Bi12SiO2tl的一種制備方法，其特征在于其中第三步的焙燒溫度為700°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了Bi12SiO20的一種制備方法，首先將正硅酸乙酯滴加到硝酸鉍的冰醋酸溶液中，并用無水乙醇調(diào)節(jié)上述滴加產(chǎn)物的粘度，然后置于馬弗爐中350℃下預(yù)熱10分鐘，加熱至700～800℃焙燒180分鐘，冷卻到室溫，得成品。硝酸鉍、正硅酸乙酯、冰醋酸的摩爾比是12∶1.2∶620；硝酸鉍與無水乙醇的摩爾比是12∶145。通過引入新的助溶劑，提供制備所需新的原料配比和新的制備工藝條件，制備出了光譜響應(yīng)范圍更寬的Bi12SiO20，并且有效降低了制備過程對(duì)環(huán)境的污染，降低了制造成本。
文檔編號(hào)C01B33/20GK102249252SQ20111010101
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者吳大旺, 李碩, 陳耀強(qiáng) 申請(qǐng)人:煙臺(tái)大學(xué)