[發明專利]一種原位析出Bi單質包覆BiFeO3

在審

• 申請號: 202010016018.6
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111185183A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 張曰理;胡玉林;李永進;陽生紅
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B01J23/843
• 分類號: B01J23/843;B01J37/08;B01J37/03;C02F1/30;C02F101/38;C02F101/34
• 代理公司: 廣州赤信知識產權代理事務所(普通合伙) 44552
• 代理人: 龔素琴

本發明公開一種原位析出Bi單質包覆BiFeO₃復合納米光催化劑的制備方法，包括：將鐵酸鉍粉末加入聚四氟乙烯反應釜中，再依次加入去離子水和乙二醇溶液進行攪拌分散，得到懸浮液A；其中乙二醇與去離子水的比例設置在1:4?2:3之間；將懸浮液A，置于反應釜中，180℃保溫處理12h，得到混合液體；將混合液體中的沉淀物進行洗滌干燥，得到Bi單質包覆BiFeO₃復合納米光催化劑。本發明制得的Bi單質包覆BiFeO₃復合納米光催化劑純度高，結晶性好，形貌均勻，在水溶液中的分散性好，得到的是一種小顆粒包覆大顆粒結構的Bi@BFO粉末材料。經試驗證明，在可見光下其對剛果紅有機溶液作用，具有較好的光催化效率，相比純的BFO光催化效率大為提高。

技術領域

本發明涉及材料科學領域，更具體的，涉及一種原位析出Bi單質包覆BiFeO₃復合納米光催化劑的制備方法。

背景技術

鐵酸鉍BiFeO₃(BFO)是一種典型的單相多鐵性材料，在室溫下，BFO表現出一定的磁電耦合性質，此外BiFeO₃也是一種優異的光催化劑材料，它具有較小的禁帶寬度，應用在光催化領域可以有效的吸收和利用可見光，并且其具有弱磁性，有利于回收。基于它的光催化性能，在污水處理，能源利用以及空氣凈化等領域有廣泛的應用前景。

目前BiFeO₃光催化劑最常見的改性方法是摻雜調控、與二維材料復合、與貴金屬復合、與其他半導體材料復合等。這些方法有利有弊。摻雜調控操作簡單，但摻雜的效果與摻雜離子的類型、摻雜濃度等密切相關，難以控制。與其他材料的復合，在制備工藝上難度較大，容易失敗。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提出一種原位析出Bi單質包覆BiFeO₃復合納米光催化劑的制備方法，是一種便捷可控的原位析出Bi單質并與BFO復合光催化劑材料的制備方法。

為了解決上述問題，本發明的技術方案為：

一種原位析出Bi單質包覆BiFeO₃復合納米光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將鐵酸鉍粉末加入聚四氟乙烯反應釜中，再依次加入去離子水和乙二醇溶液進行攪拌分散，得到懸浮液A；其中乙二醇與去離子水的比例設置在0:4-3:4之間；

步驟2：將步驟1中的懸浮液A，置于反應釜中，置于反應釜中，165-195℃保溫處理11-13h，得到混合液體；

步驟3：將步驟2得到的混合液體中的沉淀物進行洗滌干燥，得到Bi單質包覆BiFeO₃復合納米光催化劑。

優選的，所述步驟1中的鐵酸鉍粉末是采用溶膠凝膠法制備得到，其過程為：

(a)依次取Bi(NO₃)₃.5H₂O、乙二醇及冰醋酸置于A燒杯中，一邊加一邊攪拌，攪拌30min-60min，至溶液澄清；

還依次取Fe(NO₃)₃.9H₂O、乙二醇及冰醋酸置于B燒杯中，一邊加一邊攪拌，攪拌30min-60min，至溶液澄清；

(b)將B杯中的溶液加入A杯中，補充乙二醇至溶液濃度為0.23-0.028mmol/L，混合攪拌30min-60min，至溶液澄清；

(c)對溶液進行加熱攪拌60-90min；

(d)將溶液轉入干燥箱，干燥后得到干凝膠研磨后進行高溫燒結得到鐵酸鉍粉末樣品。