專利名稱：一種鎢酸鉍納米晶粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎢酸鹽及其制備方法，特別是涉及一種鎢酸鉍納米晶粒及其制備方法，屬于無(wú)機(jī)納米材料及合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎢酸鹽納米材料在閃爍材料、光導(dǎo)纖維、光致發(fā)光物質(zhì)、微波應(yīng)用、濕度傳感器、磁性器件、催化劑和緩蝕劑等方面具有良好的應(yīng)用前景，成為近幾年研究的熱點(diǎn)。鎢酸鉍納米材料除具有上述應(yīng)用潛力外，還是一種良好的光催化劑，在光輻射下對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行降解。1999年，工藤教授等首次報(bào)道了鎢酸鉍(Bi2W06)在波長(zhǎng)大于420納米的可見(jiàn)光輻射下能夠有效地降解有機(jī)污染物(Chemistry Letters, 1999，28，1103-1104)。眾所周知，目前所發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體光催化劑中，絕大多數(shù)光催化劑的禁帶寬度較寬，只能吸收太陽(yáng)光中的紫外光區(qū)段。此波段的光能量?jī)H占照射到地面的太陽(yáng)光的5%，而可見(jiàn)光部分的比例占太陽(yáng)能的45%。因此，作為可見(jiàn)光催化劑的典型代表鎢酸鉍，具有較窄的禁帶寬度(約2.7電子伏特)，能在可見(jiàn)光下具有較高的催化活性，因而成為了新型光催化劑的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，已經(jīng)有一些文獻(xiàn)報(bào)道了鎢酸鉍(Bi2W06)的制備方法。該晶型的鎢酸鉍大都為片狀，或是由鎢酸鉍(Bi2W06)納米片組裝而成的蓬松小球、花朵或者是其它形貌的組裝體(Environmental Science and Technology, 2010, 44, 4276 - 4281)。但是，上述鎢酸鉍(Bi2W06) 組裝體分散性較差、單片的納米片尺寸并不均一。甚至有些報(bào)道所制備的鎢酸鉍(Bi2W06)納米花有著較為嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，尺寸已經(jīng)達(dá)到了微米級(jí)，比較面積較低(The Journal of Physical Chemistry C, 2007，111, 12866-12871 )。目前，形貌為球形、尺寸均一、高分散性的Bi3.84W0.1606.24晶型鎢酸鉍未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎢酸鉍納米晶粒及其制備方法。該鎢酸鉍納米晶粒形貌請(qǐng)參見(jiàn)附圖2和附圖3，為球形的鎢酸鉍納米晶粒，直徑在100 200納米之間的某一固定值附近，尺寸均一，具有較高的分散性。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種鎢酸鉍納米晶粒，其特征在于，所述晶粒為球形的鎢酸鉍納米晶粒，直徑為100 200納米，尺寸均一，具有較高的分散性。本發(fā)明提供一種鎢酸鉍納米晶粒的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)將鉍源加入到濃硝酸中，初步攪拌后加入去離子水，繼續(xù)攪拌進(jìn)行溶解稀釋，記為溶液A ;另外將鎢酸鹽加入到去離子水中攪拌溶解，記為溶液B ；
(2)將溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液；用氨水調(diào)節(jié)溶液pH；然后在323 373K的溫度下以密閉靜置的狀態(tài)陳化4 72小時(shí)；陳化結(jié)束，將沉淀產(chǎn)物用去離子水進(jìn)行洗滌，干燥處理后得到鎢酸鉍納米晶粒。
步驟(I)中所述的鉍源為無(wú)水或帶有結(jié)晶水的硝酸鉍、氧化鉍、氫氧化鉍、碳酸氧鉍、硫酸鉍、磷酸鉍中的一種或其組合。步驟(I)中所述鉍源的加入質(zhì)量與最終的反應(yīng)液總體積之比為0.5克/100毫升 5克/100毫升。步驟(I)中所述加入的濃硝酸質(zhì)量為鉍源質(zhì)量的0.1 3倍。步驟(I)中所述鎢酸鹽為可溶于水的鎢酸鹽，為鎢酸鈉、鎢酸鉀、鎢酸銨中的一種或其組合。步驟(I)中所述加入的鎢酸鹽，按照鎢元素與鉍元素的物質(zhì)的量之比進(jìn)行計(jì)量，該比值為I:2 10。步驟(2)中所述用于調(diào)節(jié)pH的氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 28%，所述pH的調(diào)節(jié)范圍為7 10。通過(guò)上述制備方法得到的鎢酸鉍為Bi3.84W0.1606.24型，其晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS: 43-0447)相吻合。形貌為球形納米晶粒，直徑在100 200納米之間的某一固定值附近，尺寸均一，具有較高的分散性。鎢酸鉍納米晶粒在光催化、閃爍材料、氣敏材料、磁性器件、光導(dǎo)纖維等領(lǐng)域都有較高的應(yīng)用價(jià)值。該制備方法工藝和流程簡(jiǎn)便，參數(shù)可調(diào)范圍寬，可重復(fù)性強(qiáng)，成本低，是一種具備商業(yè)前景的制備方法。


圖1:由實(shí)施例2制得的鎢酸鉍納米晶粒的X射線粉末衍射圖譜。圖2:由實(shí)施例2制得的鎢酸鉍納米晶粒的掃描電鏡照片。圖3:由實(shí)施例2制得的鎢酸鉍納米晶粒的高倍掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。因此，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1:
1.2克硫酸鉍加入到0.6毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入15毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將0.55克十水合仲鎢酸銨加入到30毫升去離子水中，攪拌溶解，記為溶液B。將溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用20%的氨水調(diào)節(jié)溶液PH約等于8。然后在368K的溫度下以密閉靜置的狀態(tài)陳化24小時(shí)。陳化結(jié)束，將沉淀產(chǎn)物用大量去離子水進(jìn)行洗滌，干燥處理后得到鎢酸鉍納米晶粒。 所制得鎢酸鉍(Bi3.84W0.1606.24)的晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS:43-0447)相吻合，為球形的納米晶粒，直徑在150納米左右，尺寸均一，純度在99%以上。實(shí)施例2:
1.5克五水合硝酸鉍加入到0.8毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入20毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將0.5克一水合鎢酸鈉加入到40毫升去離子水中，攪拌溶解，記為溶液B。將溶液A滴加到溶液B中， 邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用25%的氨水調(diào)節(jié)溶液pH約等于9。然后在353K的溫度下以密閉靜置的狀態(tài)陳化48小時(shí)。陳化結(jié)束，將沉淀產(chǎn)物用大量去離子水進(jìn)行洗滌，干燥處理后得到鎢酸鉍納米晶粒。所制得鎢酸鉍(Bi3.84W0.1606.24)的晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS:43-0447)相吻合，為球形的納米晶粒，直徑在200納米左右，尺寸均一，純度在99%以上。實(shí)施例3:
3.0克碳酸氧鉍加入到1.2毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入35毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將1.2克八水合仲鎢酸鉀加入到90毫升去離子水中，攪拌溶解，記為溶液B。將溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用10%的氨水調(diào)節(jié)溶液PH約等于9。然后在333K的溫度下以密閉靜置的狀態(tài)陳化72小時(shí)。陳化結(jié)束，將沉淀產(chǎn)物用大量去離子水進(jìn)行洗滌，干燥處理后得到鎢酸鉍納米晶粒。所制得鎢酸鉍(Bi3.84W0.1606.24)的晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS:43-0447)相吻合，為球 形的納米晶粒，直徑在100納米左右，尺寸均一，純度在99%以上。實(shí)施例4:
4.4克磷酸鉍加入到2.0毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入45毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將1.6克一水合鶴酸鈉加入到120毫升去離子水中,攪拌溶解,記為溶液B0將溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用15%的氨水調(diào)節(jié)溶液PH約等于8.5。然后在363K的溫度下以密閉靜置的狀態(tài)陳化36小時(shí)。陳化結(jié)束，將沉淀產(chǎn)物用大量去離子水進(jìn)行洗滌，干燥處理后得到鎢酸鉍納米晶粒。所制得鎢酸鉍(Bi3.84W0.1606.24)的晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS:43-0447)相吻合，為球形的納米晶粒，直徑在150納米左右，尺寸均一，純度在99%以上。實(shí)施例5:
3.5克氧化鉍加入到1.6毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入40毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將1.5克十水合仲鶴酸銨加入到100毫升去離子水中,攪拌溶解,記為溶液B。將溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用10%的氨水調(diào)節(jié)溶液PH約等于9。然后在373K的溫度下以密閉靜置的狀態(tài)陳化12小時(shí)。陳化結(jié)束，將沉淀產(chǎn)物用大量去離子水進(jìn)行洗滌，干燥處理后得到鎢酸鉍納米晶粒。所制得鎢酸鉍(Bi3.84W0.1606.24)的晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS:43-0447)相吻合，為球形的納米晶粒，直徑在200納米左右，尺寸均一，純度在99%以上。實(shí)施例6;
2.8克氫氧化鉍加入到1.2毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入30毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另將1.0克八水合仲鎢酸鉀加入到80毫升去離子水中，攪拌溶解，記為溶液B。將溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用12%的氨水調(diào)節(jié)溶液PH約等于8。然后在343K的溫度下以密閉靜置的狀態(tài)陳化60小時(shí)。陳化結(jié)束，將沉淀產(chǎn)物用大量去離子水進(jìn)行洗滌，干燥處理后得到鎢酸鉍納米晶粒。所制得鎢酸鉍(Bi3.84W0.1606.24)的晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS:43-0447)相吻合，為球形的納米晶粒，直徑在100納米左右，尺寸均一，純度在99%以上。
權(quán)利要求
1.一種鎢酸鉍納米晶粒，其特征在于，所述晶粒為球形的鎢酸鉍納米晶粒，直徑為100 200納米，尺寸均一，具有較高的分散性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鎢酸鉍納米晶粒的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將鉍源加入到濃硝酸中，初步攪拌后加入去離子水，繼續(xù)攪拌進(jìn)行溶解稀釋，記為溶液A ;另外將鎢酸鹽加入到去離子水中攪拌溶解，記為溶液B ; (2)將溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液；用氨水調(diào)節(jié)溶液pH；然后在323 373K的溫度下以密閉靜置的狀態(tài)陳化4 72小時(shí)；陳化結(jié)束，將沉淀產(chǎn)物用去離子水進(jìn)行洗滌，干燥處理后得到鎢酸鉍納米晶粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種鎢酸鉍納米晶粒的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的秘源為無(wú)水或帶有結(jié)晶水的硝酸秘、氧化秘、氫氧化秘、碳酸氧秘、硫酸秘、磷酸秘中的一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種鎢酸鉍納米晶粒的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述秘源的加入質(zhì)量與最終的反應(yīng)液總體積之比為0.5克/100暈升 5克/100暈升。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種鎢酸鉍納米晶粒的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述加入的濃硝酸質(zhì)量為鉍源質(zhì)量的0.1 3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種鎢酸鉍納米晶粒的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述鎢酸鹽為可溶于水的鎢酸鹽，為鎢酸鈉、鎢酸鉀、鎢酸銨中的一種或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種鎢酸鉍納米晶粒的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述加入的鎢酸鹽，按照鎢元素與鉍元素的物質(zhì)的量之比進(jìn)行計(jì)量，該比值為1:2 10。
8.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的鎢`酸鉍納米晶粒的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述用于調(diào)節(jié)PH的氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 28%，所述pH的調(diào)節(jié)范圍為7 10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎢酸鉍納米晶粒及其制備方法。該晶粒為球形的鎢酸鉍納米晶粒，直徑為100~200納米，尺寸均一，具有較高的分散性。該晶粒的制備方法，將鉍源加入到濃硝酸中，初步攪拌后加入去離子水，繼續(xù)攪拌進(jìn)行溶解稀釋；另外將鎢酸鹽加入到去離子水中攪拌溶解；將兩者邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液；用氨水調(diào)節(jié)溶液pH；然后在323~373K的溫度下以密閉靜置的狀態(tài)陳化4~72小時(shí)；陳化結(jié)束，將沉淀產(chǎn)物用去離子水進(jìn)行洗滌，干燥處理后得到鎢酸鉍納米晶粒。該制備方法工藝和流程簡(jiǎn)便，參數(shù)可調(diào)范圍寬，可重復(fù)性強(qiáng)，成本低，是一種具備商業(yè)前景的制備方法。所制備的鎢酸鉍納米晶粒在光催化、閃爍材料、氣敏材料、磁性器件、光導(dǎo)纖維等領(lǐng)域都有較高的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK103101977SQ201110352168
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者殷天惠, 趙斌, 何丹農(nóng) 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司