[發明專利]鎢酸鉍的制備方法

無效

• 申請號: 201410357061.3
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104131308A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 宋祖偉
• 申請（專利權）人: 青島農業大學
• 主分類號: C25B1/00
• 分類號: C25B1/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明涉及鎢酸鉍的制備方法，屬于無機非金屬材料領域。

背景技術

鎢酸鉍是一類環境友好型功能材料，主要有Bi₂WO₆、Bi_3.84W_0.16O_6.24、Bi₁₄W₂O₂₇等品相，屬于寬帶半導體(帶隙能小于TiO₂)，具有優良的光電、熒光以及壓電性質，其粉體或薄膜材料在光電領域尤其是光催化材料領域應用前景廣闊。

目前，鎢酸鉍的制備方法，主要包括如下幾種：

1、固相合成法，用于鎢酸鉍粉體的制備，需要復雜的合成過程，整個過程合成溫度高，能耗大，目前已經不再普遍應用。

2、水熱/溶劑熱合成法，用于鎢酸鉍粉體的制備，尚無法用于制備薄膜。相對于傳統的固相合成法，降低了合成溫度(80～230℃)，但是合成時間較長，需要高溫退火處理，近20小時才能完成制備過程，制備效率很低。

3、對于鎢酸鉍薄膜的制備，主要以溶膠-凝膠法(sol-gel)、金屬有機物分解法(MOD)、化學溶液分解法(CSD)為主。這些方法薄膜過程復雜，包括前軀體溶液的配制、旋涂法制膜、退火處理等步驟，需要使用旋涂機、馬弗爐等專用設備，增加了生產成本；制備過程中還涉及到大量有機試劑的使用與去除，制備過程繁瑣，并且中間產物如果不加以處理會對環境帶來不利影響，不利于推廣應用。在上述工藝中，影響因素有制備原料、前軀體溶液濃度、勻膠速度、退火條件(400～600℃)等多種，同時還涉及大量有機物的使用與去除，導致制備過程復雜化，無法有效控制產物的質量。

因此，現有技術中尚不存在一種可同時用于鎢酸鉍粉體和薄膜的制備工藝，更關鍵的現有技術中尚不存在制備效率高、工藝過程條件平和的制備工藝。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明公開了一種鎢酸鉍的制備方法，基于電化學過程，通過陽極火花放電技術來實現粉體或薄膜的制備，具有合成溫度低、反應時間短、合成工藝簡單、產物的相組成可控等優勢。

為實現上述目的，本發明是通過下述技術方案實現的：

鎢酸鉍的制備方法，包括下述步驟：1)鉍材作為陽極、鉑片作為陰極，插入到鎢源電解液中；2)鎢源電解液通電至鉍材表面持續有電火花，維持通電至少30s，電流強度至少為0.01A，將電解液中的沉淀或帶有沉積層的鉍材洗滌、干燥，即得鎢酸鉍粉體或薄膜。

通過上述工藝，通常在通電5～10分鐘內即可完成鎢酸鉍的制備，同時上述工藝可同時用于制備鎢酸鉍粉體和薄膜，整個制備過程條件平緩，在常溫常壓下即可進行。

其中，上述所用電極的大小是電化學領域的常見規格，一般是8cm×4cm×0.1cm，其它的大小，根據工業生產的規模，也是可以合理調整的。

其中，電流強度可根據需要進行調整，在實際工業生產中，通常是0.5A乃至更大的電流，但是電流強度受制于電源類型的限制。

其中，為了防止雜質，可預先對陽極、陰極進行清潔，例如用不同目數的砂紙依次打磨鉍材，拋光膏拋光后(對異型鉍材，采用化學或電解處理其表面)，依次用丙酮、乙醇清洗除油等即可；除此之外，簡單的采用有機溶劑清洗也可。具體是否需要進行預處理取決于所用電極的情況。

其中，用于容納電解液的電解池可采用電化學領域任意可用的電解池，例如雙層玻璃型電解池。

在本發明中，步驟1)所用鉍材為單質鉍或鉍-鎢合金或其它含有鉍元素的合金材料；所用鎢源電解液是將鎢源加入到水中，所用鎢源為鎢酸鈉、鎢酸銨或鎢酸。

為了保證電解液具有一定的酸堿度，還包括向鎢源電解液加入無機堿溶液調整酸堿性的步驟，調整至鎢酸根濃度為0.01～0.80mol/L、OH^-濃度為0.1～2.0mol/L。

其中，上述的無機堿包括但不限于氫氧化鈉、氫氧化鉀等。

為了調節鎢酸鉍的組成，還包括向鎢源電解液加入小分子有機醇(包括但不限于甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等)調節電解液的介電常數的步驟，通常是將介電常數調整到52.4～74.8。

在本發明中，陽極與陰極之間的距離為0.5～5cm，浸入電解液的深度為1～6cm；優選的，陽極與陰極之間的距離為1～3cm，浸入電解液的深度為2～4cm。

為了加快反應速度，并獲得粉體，步驟2)還包括在通電過程中對鎢源電解液進行攪拌或超聲的步驟。