[發明專利]一種含鉍的硅酸鹽的合成和應用

有效

• 申請號: 200810070563.2
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101229510A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 陳曉暉;鄭婧;黃清明;程燕;魏可鎂
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;B01J21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種具有特殊晶體結構的含鉍的硅酸鹽的合成，特別是涉及硅酸鉍(Bi₂SiO₅)及含硅酸鉍(Bi₂SiO₅)的粉狀催化材料的制備方法，所制得的含硅酸鉍的材料可用作有機物的選擇性氧化的催化劑和光催化劑，屬于材料科學催化劑技術領域。

背景技術

硅酸鉍(Bi₂SiO₅)屬于正交晶系，Cmc2₁空間群，點陣常數a＝15.19A，b＝5.468A，c＝5.314A，Z＝4(費一汀，范世.無機材料學報，1997，12：469～476)，是由[Bi₂O₂]²⁺層分隔開的孤立的[SiO₃]^2-鏈所構成，即Bi₄[O₄][Si₂O₆]。Bi₂SiO₅單晶體主要具有介電、熱電以及非線性光學活學等性質(費一汀，范世，孫仁英，無機材料學報，1998，13：798～802)，它的非中心對稱的晶體結構使其有可能具有鐵電性質，在光電材料方面有潛在的用途。

目前，Bi₂SiO₅的合成方法主要是固相合成法和溶膠凝膠法，最早合成出單一Bi₂SiO₅晶相的是J.Ketterer(J.Ketterer，V.Kramer，Freiburg，Neues?Jahrbuch?fur?Mineralogie-Monatshefte.1986，1：13～18)，將Bi₂O₃(Furak?Co.)和SiO₂(Degussa)在1000-1040℃熔融，冷水中淬火，在400-520℃結晶一個星期制得呈淺黃色的Bi₂SiO₅晶相。費一汀等(費一汀，范世，孫仁英，硅酸鹽學報，1999，27：230～236)對Bi₂O₃-SiO₂系統進行研究時發現，亞穩定化合物Bi₂SiO₅僅存在于亞穩相平衡圖中。當Bi₂O₃-SiO₂系統從熔體(1012～1013℃)開始冷卻，SiO₂的摩爾分數在30～50％時，析出的是Bi₂SiO₅相和Bi₂O₃的混合晶相；SiO₂的摩爾分數在50％附近時，在845℃析出單一的Bi₂SiO₅相；若進一步提高SiO₂的摩爾分數(SiO₂超過50％)時，則析晶中除了Bi₂SiO₅以外還出現了SiO₂，所得硅鉍化合物都不是純凈的Bi₂SiO₅。柏朝暉等(柏朝暉，巴學巍，賈茹，無機化學學報，2006，22：1327～1329)人利用溶膠凝膠法制備Bi₄Si₃O₁₂(BSO)納米粉體的過程中，在550～650℃時得到了主晶相為Bi₂SiO₅和Bi₂O₃的混合晶相，隨著反應溫度的升高，Bi₂SiO₅和Bi₂O₃不斷反應，在750℃生成了主晶相為立方晶相的目標產物Bi₄Si₃O₁₂。王燕等(王燕，王秀峰，于成龍.無機鹽工業，2007，39：38～40；王燕，王秀峰，于成龍.硅酸鹽通報，2007，26：378～381)用Bi₂O₃和SiO₂為原料，按物質的量比n(Bi₂O₃)∶n(SiO₂)＝1∶1配制約60g的試樣。試樣先倒人乙醇中濕混1.5h，紅外烘干后再研磨干混0.5h以確保試樣均勻。750℃焙燒1h，此時Bi₁₂SiO₂₀和Bi₂SiO₅的XRD的衍射峰較強，保溫時間加長，Bi₂SiO₅的XRD衍射峰減弱，Bi₁₂SiO₂₀的衍射峰進一步加強。Jenni等通過ALD(atomic?layer?deposition)方法(JenniHarjuoja，Samuli?Vayrynen，Matti?Putkonen.Journal?of?Crystal?Growth，2006，286：376～383)，在N₂氛圍下在MgO緩沖器上的Si的(100)的Bi-Si-O進行800℃退火處理時，獲得了Bi₂SiO₅薄膜。這些硅酸鉍(Bi₂SiO₅)的合成方法很復雜，而且若不采用高溫熔融法均不能得到純的硅酸鉍(Bi₂SiO₅)。