[發明專利]一種鈦酸鉍納米片的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810305250.4
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108479746B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 鮑瑞;劉鵬;方東;易健宏
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;B01J35/02;C02F1/30;C02F101/30
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本發明公開了一種鈦酸鉍納米片的制備方法及應用，屬于納米材料制備和光催化應用領域。本發明所述方法以五水硝酸鉍（Bi(NO₃)₃·H₂O）和TiO₂（P25）為原料，分別以冰醋酸和去離子水為正溶劑和反溶劑，經過混合攪拌、過濾、清洗、煅燒等步驟制得納米片狀鈦酸鉍光催化劑，并在可見光下對羅丹明B(RhB)表現出優異的光催化性能。本發明所述方法簡單，不涉及到強酸強堿等，反應條件溫和，適合大規模工業生產，并且制得的催化劑粒度細小均勻、無毒高效，在水處理領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明公開了一種鈦酸鉍納米片的制備方法及應用，屬于納米材料制備和光催化應用領域。

背景技術

近年來，可見光響應光催化技術因其能利用太陽光來消除環境污染物而受到越來越多的關注。二氧化鈦由于其高活性、低成本和高可用性而成為目前研究最為廣泛的光催化劑之一。但其禁帶寬度大（～3.2 eV）影響其對太陽光的有效吸收和限制可見光波長范圍內催化反應的實際應用。

Bi₄Ti₃O₁₂是一種典型的Aurivillius型化合物，其獨特的層狀晶體結構對光生電子空穴的產生及分離有很好的促進作用，并且其禁帶寬度較低，能在可見光范圍被激發，因此Bi₄Ti₃O₁₂是一種很有前景的光催化劑。

中國專利CN103990447報道了一種具有太陽光光催化活性的鈦酸鉍催化劑，其制備是采用化學溶液分解法，以硝酸鉍和P25為原料，以硝酸為化學反應溶液，制備得到Bi₄Ti₃O₁₂，再經濃硝酸酸化處理，得到太陽光光催化活性的光催化劑，并且其對甲基橙有較高的降解效率。但是由于該方法在制備過程中多次使用到硝酸，有較高的危險性且污染環境。中國專利CN106345451A報道了一種多相鈦酸鉍納米纖維的制備方法，該方法以硝酸鉍和鈦酸四丁酯為原料，以乙醇和DMF為溶劑，再加入交聯劑、模板劑等一系列有機物，采用靜電紡絲工藝，制備前驅體纖維，再經煅燒，得到了Bi₄Ti₃O₁₂多相纖維，并且對甲基橙展示出良好的催化活性。但是該方法在制備過程中使用了大量有機物，成本較高，并且在后續煅燒過程中很難保證有機物的完全脫除。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈦酸鉍納米片的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）將0.5~1.0 g TiO₂ （P25）加入1.0-5.0 L去離子水中，超聲分散后得到前驅體溶液A；

（2）將0.02~0.10 mol Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到50-250 ml體積百分比濃度為40~100%的冰醋酸中，室溫下攪拌10~15 min，得到透明澄清前驅體溶液B；

（3）溶液A與溶液B體積比為4:1~100:1的比例將溶液B逐滴加入到溶液A中，連續攪拌6-18 h后靜置、抽濾、清洗、干燥后得到的粉末，在管式爐中于550~750℃煅燒0.5~5.0h得到鈦酸鉍納米片Bi₄Ti₃O₁₂。

優選的，本發明步驟（1）中超聲分散的頻率為3-30 kHz，時間為30~60 min。

優選的，本發明所述方法制備得到的鈦酸鉍納米片用于光催化反應。

本發明采用的反溶劑法是一種綠色簡便的方法，不涉及到強酸強堿和其他有機物，