[發(fā)明專利]一種制備Sillén-Aurivillius相Bi4NbO8Br納米片的方法

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• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109603864A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石良;曲曉飛;杜芳林
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J35/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團(tuán)代

本發(fā)明提供了一種制備Sillén?Aurivillius相Bi₄NbO₈Br納米片的方法，屬于納米材料的制備領(lǐng)域。本發(fā)明使用沉淀法制備的BiOBr納米片為原料，采用自蔓延燃燒法成功制備了Bi₄NbO₈Br納米片，保持了前軀體的良好形貌；使用草酸鈮作為鈮源，避免了反應(yīng)物中存在氯離子，防止有Bi₄NbO₈Cl物相的形成；同時(shí)草酸鈮作為部分燃料，可以適當(dāng)降低蔓延燃燒過程的點(diǎn)燃溫度。本發(fā)明方法簡單，適合大批量工業(yè)生產(chǎn)；制備的Bi₄NbO₈Br納米片保持了前軀體較大的比表面積，可以作為潛在的高效光催化劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備Sillén-Aurivillius相Bi₄NbO₈Br納米片的方法，更具體的說，利用共沉淀法法制備的BiOBr納米片為前驅(qū)體，采用自蔓延燃燒法，以尿素為燃料，五水合硝酸鉍為氧化劑，草酸鈮作為燃料和鈮源雙重功能，制備出Bi₄NbO₈Br納米片。本技術(shù)屬于納米材料的制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，化石燃料的大量使用已經(jīng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。半導(dǎo)體光催化技術(shù)作為一種環(huán)境凈化技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，可以將太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。然而傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光催化劑由于光生電子-空穴復(fù)合快，禁帶寬度較大，造成了量子效率低，可見光響應(yīng)范圍窄等一系列問題，限制了其應(yīng)用。因而勢必要開發(fā)可見光響應(yīng)的催化劑，可以實(shí)現(xiàn)對太陽能資源的最大利用。

研究發(fā)現(xiàn)，很多含有鉍元素(Bi)的氧化物具有較高的光催化活性。鉍系光催化材料的價(jià)帶是由O 2p和Bi 6s軌道雜化而成，導(dǎo)帶由Bi 6p軌道構(gòu)成。Bi 6s軌道的良好分散性增加了光生載流子的遷移率，提高了光生電荷的分離效率并減少了帶隙，使得鉍系化合物通常具有小于3.0eV的帶隙，從而鉍系催化劑可以利用可見光發(fā)生氧化降解反應(yīng)。對Sillén族的BiOX等鉍基材料的研究證明：其具有的層狀結(jié)構(gòu)由交錯(cuò)[Bi₂O₂]^2-平板組成，層間的原子間除存在范德華力還形成了較強(qiáng)的共價(jià)鍵。而屬于Aurinillius族的BiMO₄也被發(fā)現(xiàn)具有良好的光催化活性，在這種情況下，具有Aurivillius-Sillen相結(jié)構(gòu)的BiMOX(M＝Ta、Nb，X＝Cl、Br)被認(rèn)為是具有較好前景的可見光響應(yīng)催化劑。Bi₄TaO₈Cl、Bi₄NbO₈Cl等半導(dǎo)體材料已經(jīng)被研究證明可以成為一種優(yōu)良的光催化劑。

傳統(tǒng)的固相法制備方法得到的Bi₄NbO₈Br顆粒大，比表面積小(J.Am.Chem.Soc.2016,138,2082-2085)，因此進(jìn)一步提高Bi₄NbO₈Br的比表面積對于光催化效率的提高顯得尤為重要。Sundaram等人(New J.Chem.,2015,39,3956-3963)以尿素為燃料，五水合硝酸鉍為氧化劑，氯化鈮作為鈮源，采用了自蔓延燃燒法得到尺寸較小的Bi₄NbO₈Cl顆粒。但是，由于原料的特殊性，至今沒有使用自蔓延燃燒法制備Bi₄NbO₈Br的報(bào)道。本發(fā)明使用沉淀法制備的BiOBr納米片為原料，采用自蔓延燃燒法成功制備了Bi₄NbO₈Br納米片，保持了前軀體的良好形貌；使用草酸鈮作為鈮源，避免了反應(yīng)物中存在氯離子，防止了Bi₄NbO₈Cl雜相的形成；同時(shí)草酸鈮作為部分燃料，可以適當(dāng)降低蔓延燃燒過程的點(diǎn)燃溫度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用自蔓延燃燒法，制備出一種Sillén-Aurivillius相Bi₄NbO₈Br納米片。