專利名稱：一種利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)化工原料制備，特別涉及一種利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
三元鉬酸鹽具有超導(dǎo)電性、電荷密度波等豐富的物理現(xiàn)象。在三價(jià)陽離子鉬酸鹽中，鉬酸鉍由于在光催化、離子導(dǎo)體、聲光材料、光電導(dǎo)、以及氣體傳感領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而受到特別的關(guān)注(Song N et al.，J. Catal. 2005，236 :282-291 ；Cruz A et al.，Catal. Today, 2007,129 :194-199 ；Xie H et al.，Mater. Chem. Phys.，2008，110 :332-336.)。鉬酸鉍的制備多采用固相反應(yīng)法、共沉淀法、溶膠凝膠法和水熱法CThang L M et al.，Catal. Today. 2008，131 :566-571 ；Li Honghua et al. ,Mater. Chem. Phys.，2009，116 :134-142.)。 一般而言，需要在400 700°C煅燒結(jié)晶，且較難獲得單相產(chǎn)物。高質(zhì)量的鉬酸鉍單晶樣品普遍通過電解Bi2O3-MoO3熔鹽方式獲得(Xiong Rui et al. , J. Mater. Sci. Technol.，2006， 22(4) =487-490.)；但這種方法耗時(shí)長(zhǎng)、產(chǎn)率低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。因此，尋找相對(duì)簡(jiǎn)便地制備大量鉬酸鉍單相樣品的方法對(duì)于此類材料的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種較簡(jiǎn)便、成本低廉的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法，該方法有助于該類材料的實(shí)際應(yīng)用。本發(fā)明的另一目的在于提供所述利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法，包含以下步驟(1)將鉍粉與三氧化鉬按摩爾比1 5混合；(2)將步驟⑴得到的混合料在惰性氣體氣氛中球磨；(3)球磨后粉料經(jīng)清洗、壓片和煅燒結(jié)晶，得到單相多晶鉬酸鉍。步驟O)中所述的惰性氣體優(yōu)選為氬氣；步驟(2)中所述的球磨的條件優(yōu)選為400 450轉(zhuǎn)/分鐘球磨20 40小時(shí)；更優(yōu)選為450轉(zhuǎn)/分鐘球磨40小時(shí)；步驟(3)中所述的清洗優(yōu)選使用無水乙醇進(jìn)行清洗；步驟(3)中所述的壓片的條件優(yōu)選為15 25MPa ；步驟(3)中所述的煅燒結(jié)晶的條件優(yōu)選為真空氣氛中，690 700°C煅燒8 12 小時(shí)；更優(yōu)選為700°C煅燒10小時(shí)；通過上述方法得到的樣品經(jīng)檢驗(yàn)為近似單相的Bia27Mo2O5多晶，且在160 300K 表現(xiàn)為半導(dǎo)體行為。所述的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法在大規(guī)模生產(chǎn)單相多晶鉬酸鉍中的應(yīng)用。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果通過機(jī)械球磨與固相燒結(jié)相結(jié)合的方法制備出單相鉬酸鉍多晶，制備工藝簡(jiǎn)單、 成本低廉、對(duì)環(huán)境無污染、產(chǎn)率達(dá)90%以上、適合大規(guī)模生產(chǎn)。機(jī)械球磨能將混合料粉碎至 200納米左右粒徑并充分混合，有助于單相產(chǎn)物的合成。所制備樣品經(jīng)X射線衍射(XRD)、 掃描電子顯微鏡(SEM)J^fR (EDS)表征為近似單相的Bia27Mo2O5多晶；電阻率變溫測(cè)試顯示樣品在160 300K表現(xiàn)為半導(dǎo)體行為。


圖1是實(shí)施例1制備的鉬酸鉍的XRD圖譜，其中上部為所制備樣品的XRD圖譜； 下部為Bia27Mo205標(biāo)準(zhǔn)圖譜；“*”衍射峰來自微量鉍單質(zhì)。圖2是實(shí)施例1制備樣品的EDS圖譜。圖3是實(shí)施例1制備樣品的電阻率變溫曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1(1)鉍粉(純度99. 999% )和三氧化鉬(純度99. 5% )按摩爾比1 5配比，取共計(jì)2g在研缽中混合均勻。(2)將混合均勻的混合物置于IOOml不銹鋼球磨罐中，抽真空，充入氬氣保護(hù)；混合料與瑪瑙磨球按質(zhì)量比1 20配置混合，加入IOml無水乙醇(分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 99. 7% )后，以450轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速球磨40小時(shí)。(3)將球磨后的粉料用無水乙醇(分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99. 7% )清洗、烘干后， 壓片(20MPa)，在700°C真空氣氛中煅燒10小時(shí)。(4)采用XRD對(duì)最終產(chǎn)物進(jìn)行物相分析發(fā)現(xiàn)樣品結(jié)晶良好(結(jié)果如圖1所示)； EDS分析表明Bi、Mo元素比例約為0.14 1 (結(jié)果如圖2所示)；綜合判斷所得樣品為近似單相的鉬酸鉍Bia27Mo2O5。(5)對(duì)最終產(chǎn)物進(jìn)行變溫電阻率測(cè)試發(fā)現(xiàn)所得樣品在160 300K表現(xiàn)為半導(dǎo)體行為(結(jié)果如圖3所示)。實(shí)施例2(1)鉍粉(純度99. 999% )和三氧化鉬(純度99. 5% )按摩爾比1 5配比，取共計(jì)2g在研缽中混合均勻。(2)將混合料壓片(20MPa)，在700°C真空氣氛中煅燒10小時(shí)。(3)采用XRD對(duì)最終產(chǎn)物進(jìn)行物相分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物不純，雜相很多；說明機(jī)械球磨處理對(duì)單相鉬酸鉍的固相合成非常關(guān)鍵。實(shí)施例3(1)鉍粉(純度99. 999% )和三氧化鉬(純度99. 5% )按摩爾比1 5配比，取共計(jì)2g在研缽中混合均勻。
(2)將混合均勻的混合物置于IOOml不銹鋼球磨罐中，抽真空，充入氬氣保護(hù)；混合料與瑪瑙磨球按質(zhì)量比1 20配置混合，加入IOml無水乙醇(分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 99. 7% )后，以450轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速球磨40小時(shí)。(3)將球磨后的粉料用無水乙醇(分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99. 7% )清洗、烘干后， 壓片(20MPa)，在680°C真空氣氛中煅燒10小時(shí)。(4)采用XRD對(duì)最終產(chǎn)物進(jìn)行物相分析發(fā)現(xiàn)樣品結(jié)晶較好，但單相性較700°C煅燒10小時(shí)產(chǎn)物差；說明選擇適當(dāng)?shù)撵褵郎囟葘?duì)提高產(chǎn)物質(zhì)量非常重要。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法，其特征在于包含以下步驟(1)將鉍粉與三氧化鉬按摩爾比1 5混合；(2)將步驟(1)得到的混合料在惰性氣體氣氛中球磨；(3)球磨后粉料經(jīng)清洗、壓片和煅燒結(jié)晶，得到單相多晶鉬酸鉍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法，其特征在于 步驟O)中所述的惰性氣體為氬氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法，其特征在于 步驟O)中所述的球磨的條件為400 450轉(zhuǎn)/分鐘球磨20 40小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法，其特征在于 所述的球磨的條件為450轉(zhuǎn)/分鐘球磨40小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法，其特征在于 步驟(3)中所述的清洗為使用無水乙醇進(jìn)行清洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法，其特征在于 步驟(3)中所述的壓片的條件為15 25MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法，其特征在于 步驟⑶中所述的煅燒結(jié)晶的條件為真空氣氛中，690 700°C煅燒8 12小時(shí)。
8.一種單相多晶鉬酸鉍，通過權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單相多晶鉬酸鉍，其特征在于所述的單相多晶鉬酸鉍的結(jié)構(gòu)式為Biα27Μο205，且在160 300K表現(xiàn)為半導(dǎo)體行為。
10.權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法在大規(guī)模生產(chǎn)單相多晶鉬酸鉍中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用固相反應(yīng)法制備單相多晶鉬酸鉍的方法與應(yīng)用。該方法首先通過將鉍粉與三氧化鉬按摩爾比1∶5混合；再將得到的混合料在惰性氣體氣氛中球磨；球磨后粉料經(jīng)清洗、壓片和煅燒結(jié)晶，得到單相多晶鉬酸鉍。該單相多晶鉬酸鉍的結(jié)構(gòu)式為Bi0.27Mo2O5，且在160～300K表現(xiàn)為半導(dǎo)體行為。本發(fā)明通過機(jī)械球磨與固相燒結(jié)相結(jié)合的方法制備出單相鉬酸鉍多晶，制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、對(duì)環(huán)境無污染、產(chǎn)率達(dá)90％以上、適合大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C30B28/02GK102345163SQ20111028395
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者嚴(yán)振升, 樂松 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)