一种Bi的制作方法

一种bi
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o
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co
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纳米片的制备方法与应用
技术领域
[0001]
本发明属于纳米催化材料制备及应用技术领域，具体涉及一种bi
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o
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co
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纳米片的制备方法与应用。


背景技术：

[0002]
环境污染是当今世界各国面临的一大难题，许多有毒有害的有机污染物具有致癌、致畸、致突变性，这些有机污染物采用传统的生物处理工艺难以去除，而高级氧化技术对许多有毒有害的有机污染物的处理显示出其独特的优势。
[0003]
自1972年fujishima a等报道tio
2
半导体光催化分解水析出氢气和氧气以来，利用自然界中取之不尽、用之不竭的太阳能用于光催化析氢或降解有机污染物，受到人们的广泛关注。半导体之所以具有光催化特性，是由它的能带结构所决定的。半导体能带结构通常由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，价带和导带之间由禁带分开，该区域的大小称为禁带宽度，其能差为带隙能。当用能量等于或大于带隙能的光照射催化剂时，光生电子-空穴对的分离及转移，进而与水中的o
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、oh形成
·
o
2-、
·
oh，进而将难降解的有机污染物氧化、分解成h
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o、co
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和无机盐等，使有机物部分或完全矿物质化，从而达到污染物无害化处理的要求。
[0004]
近年来，bi
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co
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因独特的层状结构和合适的带隙(～3.3ev)，表现出良好的光催化性能。二维纳米结构材料的表面原子排列通常与块体材料不同，这对材料的表面性质和界面电荷转移有显著影响，进而展现出独特的表/界面特性。此外，二维纳米材料具有更大的表面积和不饱和位点，可为反应物表面吸附活化和光催化界面反应提供更多的活性位点。因此，如何提供一种bi
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o
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co
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纳米片的制备方法及应用是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

[0005]
有鉴于此，本发明的目的是提供一种bi
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纳米片的制备方法，通过控制聚乙二醇量、碱浓度以及水热反应温度与时间即可获得bi
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纳米片。本发明制备方法简单、反应条件易控、成本低廉，制得的bi
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o
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纳米片在可见光催化有机污染物降解方面具有潜在的应用。
[0006]
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007]
一种bi
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o
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co
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纳米片的制备方法，包括以下步骤：
[0008]
s1、将聚乙二醇溶于去离子水，搅拌配成溶液a，备用；
[0009]
s2、在所述溶液a中加入铋盐，搅拌、水浴超声混合，配制成溶液c，备用；
[0010]
s3、将碱溶液滴加到所述溶液c中，搅拌、超声混合，制得前驱体溶液；
[0011]
s4、将所述前驱体溶液移至反应釜中进行水热反应，待反应完成后，经洗涤、干燥，得到所述bi
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纳米片。
[0012]
本发明公开的制备方法简单、反应条件易控，所制得的bi
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纳米片具有平整、
大横向尺寸。
[0013]
优选的，所述聚乙二醇、所述铋盐、所述碱溶液的用量比为(0.5～5)g：(5～20)mmol：(10-50)ml。
[0014]
采用上述方案的技术效果是：本发明采用上述聚乙二醇、铋盐、碱溶液的比例在于控制产物的晶相与形貌以获得bi
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o
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co
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纳米片。
[0015]
进一步优选的，所述碱溶液至少为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液中的一种，且所述氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液的混合体积比为0～1，及所述碱溶液的浓度为0.1～5mol/l。
[0016]
采用上述方案的技术效果是：本发明通过上述碱溶液浓度的高低调控bi
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o
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co
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纳米片的尺度与分散性。
[0017]
进一步优选的，所述铋盐为硝酸铋或醋酸铋。
[0018]
优选的，所述s4步骤中，水热反应的温度为170℃～240℃，时间为3～36h。
[0019]
进一步地，所述溶剂热反应的温度为190℃，时间为24h。
[0020]
此外，上述制备方法中的搅拌速率为300～700r/min，时间为10～60min。
[0021]
以及，上述制备方法中的超声功率为50～600w，频率为40khz，时间为10～60min。
[0022]
本发明还有一个目的，就是提供上述方法制备的bi
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co
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纳米片在可见光催化有机污染物降解中的应用。
[0023]
采用上述技术制备的bi
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co
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纳米片在150min可见光催化盐酸四环素、罗丹明b的降解率分别达77％和81％。
[0024]
经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种bi
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o
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co
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纳米片的制备方法与应用，具有如下优异效果：
[0025]
(1)本发明公开的bi
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纳米片的制备方法，通过控制聚乙二醇量、碱浓度以及水热反应温度与时间，可获得平整、横向大尺寸的bi
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纳米片，该制备方法简单、反应条件易控、成本低廉，适于规模化生产。
[0026]
(2)本发明公开制备的bi
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o
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co
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纳米片在光催化有机污染物降解方面具有潜在的应用，其在150min可见光催化盐酸四环素、罗丹明b的降解率分别达77％和81％。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0028]
图1附图为本发明实施例1制备的bi
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o
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co
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纳米片的x射线衍射图谱。
[0029]
图2附图为本发明实施例1制备的bi
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o
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co
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纳米片的扫描电子显微图谱。
[0030]
图3附图为本发明实施例1制备的bi
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o
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co
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纳米片的可见光催化降解盐酸四环素、罗丹明b(rhb)溶液的浓度比c/c
0
随时间的变化曲线图。
[0031]
图4附图为发明实施例2制备的bi
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o
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co
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纳米片的扫描电子显微图谱。
具体实施方式
[0032]
下面将结合本发明实施例对本发明公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，
所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]
本发明实施例公开了一种方法简单、反应条件易控、成本低廉，适于规模化生产的bi
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纳米片的制备方法。
[0034]
其中涉及到的原料均为市售渠道获得，例如聚乙二醇、氢氧化钾等均为本领域技术人员常规使用试剂，对其品牌来源不做要求。且在本发明实施例中，所使用的原料来源具体为聚乙二醇(6000，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)、硝酸铋(99％，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)、氢氧化钾(85％，杭州高晶精细化工有限公司)。
[0035]
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
[0036]
下面将结合具体实施例对本发明公开的技术方案作进一步的说明。
[0037]
实施例1：
[0038]
一种bi
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co
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纳米片的制备方法，具体包括如下步骤：
[0039]
将4g聚乙二醇溶于80ml去离子，搅拌10～60min；然后将10mmol的硝酸铋加入聚乙二醇溶液，依次搅拌、水浴超声10～60min；再将20ml 0.5m氢氧化钾水溶液滴入上述混合溶液，依次搅拌、水浴超声10～60min，制得前驱体；最后将前驱体移至内衬为四氟乙烯的200ml反应釜中，200℃水热反应6h；待反应完成后，经洗涤、干燥，得到合成产物。
[0040]
图1给出了bi
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o
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co
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纳米片的x射线衍射图谱，结果表明合成产物为bi
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co
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纯相。基于图2给出合成产物的扫描电子显微照片，可确定合成产物的形貌为纳米片。
[0041]
此外，对本实施例制备的bi
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o
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co
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纳米片进行降解试验，具体内容如下所述：
[0042]
将0.1g bi
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co
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纳米片分别放入浓度为20mg/l的100ml盐酸四环素、罗丹明b溶液中，在黑暗的环境下搅拌60min，待吸附-脱附平衡后，将其置于可见光(λ>420nm)下照射，每隔若干分钟取一次溶液测其紫外-可见吸收光谱。
[0043]
图3给出bi
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o
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co
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纳米片可见光催化降解盐酸四环素、罗丹明b溶液的浓度比c/c
0
，结果发现bi
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o
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co
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纳米片具有较高的可见光催化降解效率，即150min可见光照射后，盐酸四环素、罗丹明b的降解率分别达77％和81％。
[0044]
实施例2：
[0045]
一种bi
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co
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纳米片的制备方法，具体包括如下步骤：
[0046]
将4g聚乙二醇溶于80ml去离子，搅拌10～60min；然后将10mmol的硝酸铋加入聚乙二醇溶液，依次搅拌、水浴超声10～60min；再将20ml 0.5m氢氧化钠水溶液滴入上述混合溶液，依次搅拌、水浴超声10～60min，制得前驱体；最后将前驱体移至内衬为四氟乙烯的200ml反应釜中，200℃水热反应6h；待反应完成后，经洗涤、干燥，得到合成产物。
[0047]
图4给出了bi
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o
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co
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纳米片的扫描电子显微照片，结果表明合成产物呈现纳米片形貌。
[0048]
综上所述，该bi
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co
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纳米片的制备方法，通过控制聚乙二醇量、碱浓度以及水热反应温度与时间，可获得bi
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co
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纳米片；且本发明公开的制备方法简单、反应条件易控、成本低廉，及该bi
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o
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co
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纳米片在150min可见光催化盐酸四环素、罗丹明b的降解率分别达
77％和81％。
[0049]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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