多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種海綿狀γ -Bi2MoOg多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉬酸鉍(Bi2MoO6)具有離子導電、介電性能、氣體傳感器和催化活性等許多物性，其化學式為 Bi2O3.ηΜο03，當 η = 3，2 或 I 時，分別對應 a -Bi2Mo3O12' β -Bi2Mo3O12^Pγ -Bi2Mo06。γ -Bi2MofV^為一種典型的Aurivillius結(jié)構(gòu)的化合物，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)具有獨特的層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，它是由扭曲的MoO6八面體夾在(Bi 202)2+層中形成的，它的價帶是由O2p和扮&軌道雜化而成的，而它的導帶則由Mo4d軌道組成。Bi 2Μο06是一種具有窄帶隙(Eg=
2.63eV)的半導體材料，能夠直接吸收利用約占太陽光50%的可見光，對太陽光有較好的吸收性能，近年來已經(jīng)發(fā)展成為光降解有機染料的光催化材料。研究表明，Y-Bi2MoO6具有較高的可見光催化活性，且Y-Bi2MoOj^光降解有機染料的能力大于a -Bi 2Μο3012，故而其有可能通過光電轉(zhuǎn)換而被用于太陽能電池開發(fā)的一種新材料。因此，控制合成出高結(jié)晶度和高比表面積的T-Bi2MoO6，并弄清其形貌結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，對鉬酸鉍納米材料的進一步發(fā)展有著極其重要的理論和實際意義。
[0003]近年來，關(guān)于Y-Bi2MoO6納米結(jié)構(gòu)的控制合成，科學家們也做了一些探索性工作。Shao等以靜電聚丙烯腈微纖維為導向模板劑，結(jié)合乙二醇溶劑熱和煅燒處理二步途徑，獲得 γ-Bi2MoO6微米管(Journal of Hazardous Materials, 2012，225-226:155-163)。Xie 等以Bi (NO3)3.5H20和Na2MoO4.2H20為原料，采用350°C的低溫熔鹽方法獲得γ -Bi2MoO6片狀納米光催化劑(Materials Chemistry and Physics, 2008，110:197-200)。Wang 等米用水熱合成技術(shù)，通過調(diào)節(jié)Bi/Mo比值和pH值，獲得光催化性能較好的γ -Bi2MoOf^ft米粒子(Materials Chemistry and Physics, 2009, 116:134-142)。Xie 等米用 Bi (NO3)3.5H20 和MoO3為原料，采用微波水熱路徑，制備得到Y(jié)-Bi2MoO6納米片(Materials Chemistry andPhysics, 2008, 110:332-336)。Yin等采用了一種硬模板法制備獲得籠狀的γ-Bi2MoO6的空心球(Catalysis Communicat1ns, 2010, 11:647-650)。Zhang 等米用微波水熱法制備得到由納米片組裝成的花狀 Y-Bi2MoO6微晶(Ceramics Internat1nal 2013,39:7391-7394)。Xu等以B1I微球為犧牲模板劑，水熱條件下合成了 γ-Bi2MoO6的微球(Journal of SolidState Chemistry 2015,227:247-254)0
[0004]就文獻調(diào)研而言，目前制備出的γ-Bi2MoOj^形貌主要為納米粒子、納米片、微米管、微米花、微米球和空心球，但由納米帶組裝構(gòu)成的Y-Bi2MoO6海綿狀多孔超級結(jié)構(gòu)未見有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種海綿狀γ -Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料及其制備方法，以填補現(xiàn)有技術(shù)的空白，為Bi2MoO6納米結(jié)構(gòu)材料添加一個新品種。
[0006]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0007]—種海綿狀γ -Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料，其特點在于，所述的γ -Bi #006多孔超級納米結(jié)構(gòu)尺寸為10?50 μ m，其基本單元是納米帶，所述納米帶互相穿插組成納米片，然后由納米片進一步組裝構(gòu)成海綿狀多孔超級結(jié)構(gòu)。
[0008]進一步，所述納米片由400-900nm的納米帶互相穿插組裝而成，且在納米帶之間存在很多納米孔。
[0009]進一步，所述納米帶的厚度和寬度分別為2nm和20nm。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是采用一步水熱化學合成技術(shù)制備一種海綿狀Y-Bi2MoO6S孔超級納米結(jié)構(gòu)材料，其具體工藝流程如下:
[0011 ] (I)稱取 3mmoL 五水合硝酸鉍(Bi (NO3) 3.5H20)，加入 ImL HNO3和 9mL H 20，溶解得溶液A ;
[0012](2)稱取ImmoL三氧化鉬(MoO3)，溶解于20mL含有2.5mmol NaOH的堿性溶液中，得溶液B ;
[0013](3)將溶液B加入到溶液A中，然后向該反應液加入一定量的十二烷基磺酸鈉(SDS)，繼續(xù)攪拌50-60分鐘；
[0014](4)將所得的反應混合液轉(zhuǎn)移至40毫升帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜中，密封后置于烘箱中，設置一定的溫度，反應10-15小時；
[0015](5)反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，過濾沉淀物，分別用無水乙醇和蒸餾水洗滌3?5次，將沉淀物置于真空干燥箱中干燥6?12小時，溫度為40?60°C，即得海綿狀T -Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料。
[0016]上述技術(shù)方案中，所述十二烷基磺酸鈉物質(zhì)的量為0.75-0.95mmoL0
[0017]所述水熱反應溫度為170_190°C。
[0018]本發(fā)明得到的海綿狀γ -Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料是一種半導體納米材料，在可見光或太陽光作用下催化降解環(huán)境有機污染物等方面具有巨大的應用前景。所述制備工藝設備簡單，操作簡便；未采用有機溶劑，綠色環(huán)保潔能；原料易得，成本低廉，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。
[0019]與已有的Bi2MoO6納米結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0020](I)本發(fā)明采用一步水熱合成法制備出了新穎的海綿狀γ-Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料。
[0021](2)本發(fā)明方法制得的海綿狀Y-Bi2MoO6S孔超級納米結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)量高，結(jié)構(gòu)新穎，首先是由細小的納米帶互相穿插組成納米片，然后再由納米片進一步組裝構(gòu)成海綿狀多孔超級結(jié)構(gòu)。
[0022](3)本發(fā)明方法采用水熱合成技術(shù)，產(chǎn)率高，后處理簡單，成本低，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明海綿狀γ-Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料的X射線衍射(XRD)圖。
[0024]圖2是本發(fā)明海綿狀Y-Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料的低倍掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
[0025]圖3是本發(fā)明海綿狀γ-Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料的中倍掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
[0026]圖4是本發(fā)明海綿狀γ-Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料的高倍掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
[0027]圖5是本發(fā)明海綿狀γ -Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料的透射電子顯微鏡(TEM)照片。
【具體實施方式】
[0028]以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細完整的描述。以下的實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不限制本發(fā)明的范圍。
[0029]實施例1
[0030]本發(fā)明的一種海綿狀γ -Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料采用一步水熱合成法制備得到，其具體工藝流程如下:
[0031](I)稱取 3mmoL 五水合硝酸鉍(Bi (NO3)3.5H20)，加入 ImL HNO3和 9mL H2O,溶解得溶液A ;
[0032](2)稱取ImmoL三氧化鉬(MoO3)，溶解于20mL含有2.5mmol NaOH的堿性溶液中，得溶液B ;
[0033](3)將溶液B加入到溶液A中，然后向該反應液加入0.9mmol的十二烷基磺酸鈉(SDS)，繼續(xù)攪拌60分鐘；
[0034](4)將所得的反應混合液轉(zhuǎn)移至40毫升帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜中，密封后置于烘箱中，溫度設置為180°C，反應12小時；
[0035](5)反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，過濾沉淀物，分別用無水乙醇和蒸餾水洗滌3?5次，將沉淀物置于真空干燥箱中干燥8小時，溫度為60°C，即得本發(fā)明的海綿狀T -Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料。
[0036]參見附圖1，按實施例1所述方法制得的海綿狀Y-Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料的X射線衍射(XRD)圖，圖中出現(xiàn)的所有譜線峰位與JCPDS卡片(76-2388) Y-Bi2MoOf^標準衍射峰一致，表明所制備的產(chǎn)品為純γ _Bi2Mo06。
[0037]參見附圖2，按實施例1所述方法制得的海綿狀γ -Bi2MoO6多孔超級納米結(jié)構(gòu)材料的低倍掃描電子顯微鏡(SEM)照片，可見產(chǎn)品為海綿狀結(jié)構(gòu)，尺寸大小為10-50 μπι。
[0038]參見附圖3，按實