[發明專利]一種金屬元素摻雜BiOF材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810303986.8
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108502924B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 劉恩輝;周勇;韓秀莉;洪偉峰
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C01G29/00
• 分類號: C01G29/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發明涉及一種金屬元素摻雜BiOF材料的制備方法及其應用。本發明以鉍酸鹽、摻雜源、還原劑、氟源、分散劑為原料，將高能球磨的機械力同步作用于氧化還原、摻雜及其氟化反應，再經過熱處理、洗滌除雜、固液分離、干燥制備出金屬元素摻雜BiOF材料。所制備的材料是由厚度為2～100nm納米片或納米顆粒構成，比表面積為3～300m²/g，所制備材料中摻雜金屬元素與鉍元素的摩爾比為(0.01～0.3):1。本發明具有工藝簡單、易實現工業化生產、制造工藝成本低、環境友好等優勢；所制備的金屬元素摻雜BiOF材料在超級電容器、堿性二次電池、鋰離子電池、光催化劑、珠光顏料、醫藥等領域具有廣泛應用。

技術領域

本發明涉及一種金屬元素摻雜BiOF材料的制備方法及其應用，屬于新型功能材料領域。

背景技術

鹵氧化鉍由于其獨特的微觀結構及物理化學性質，并且無毒、低成本，使其具有潛在的廣泛應用，已廣泛應用在電極活性材料、催化劑、顏料、化妝品、氣體傳感器、電子材料、醫藥材料等領域。

材料的結構與性能與制備工藝方法密切相關。目前合成超細功能粉體的方法根據合成原理可分為物理法和化學法。物理法可制得粒徑易控的超細粒子，但所需設備昂貴；化學法成本低，易于通過過程控制調整粒子大小，但工藝流程復雜、并有可能帶來環境污染。機械化學法是將物理法與化學法相結合，其基本原理是反應物質通過研磨過程提供的能量，提高反應物的化學活性，使得通常需要在高溫下進行的反應能在較低溫度下快速進行。機械化學合成方法是一種價格低廉、環境友好、高效率和可控性高的合成方法，這一制備方法使得材料的結構與性能具有更多的設計可能性、且易于工業化生產。

N.Balasubramanian等[Materials Science in Semiconductor Processing 41(2016)59–66]以氟化銨、硝酸鉍、硝酸銀、六亞甲基四銨為原料，乙二醇為溶劑通過溶劑熱法合成了Ag-BiOF/g-C₃N₄復合材料并研究了其光催化降解羅丹明B的性能。C.Shivakumara等[RSC Adv 5(2015)9241-9254]以Bi₂O₃、NH₄F、Eu₂O₃為原料，通過高溫固相反應制備了Eu³⁺活化的Bi0F熒光粉材料，并研究了它的光致發光、光催化等性能。

發明專利[申請公布號CN103421511A]公開了“一種稀土離子摻雜的鹵氧化鉍發光材料及其制備方法”，該發明將硝酸鉍，稀土硝酸鹽，鹵化鉀按一定的摩爾比混合溶于溶劑中、加入表面活性劑攪拌均勻，進行水熱反應制備出稀土離子摻雜的鹵氧化鉍發光材料。

目前僅有少量關于金屬元素摻雜BiOF材料制備的研究，主要有水熱法，溶劑熱法，溶膠—凝膠法等。然而這些方法普遍存在合成過程復雜，成本高等問題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種金屬元素摻雜BiOF材料的制備方法及其應用。所制備的材料是由厚度為2～100nm納米片或納米顆粒構成，比表面積為3～300m²/g，所制備材料中摻雜金屬元素與鉍元素的摩爾比為(0.01～0.3):1。

本發明通過以下技術方案實現：

一種金屬元素摻雜BiOF材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鉍酸鹽、摻雜源、還原劑、氟源、分散劑按1:(0.01～0.3):(0.25～2):(0.25～2):(0.001～0.3)的摩爾比(物質的量之比)混合均勻，得到原料混合物；

(2)將步驟(1)得到的原料混合物和磨球按1:(0.5～100)的質量比放入球磨罐中，在保護氣氛下球磨0.2h～20h；