專利名稱：一種氯氧化鉍粉體及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種氯氧化鉍粉體及其制備方法，特別是涉及一種由納米級氯氧化鉍晶粒聚集而成的團簇，屬于無機納米材料及合成技術領域。
背景技術：
氯氧化鉍是一種新型的高檔環保顏料，可廣泛應用于汽車內裝飾材料，塑料，電子設備，體育用品，油墨，服裝飾品附件等。氯氧化鉍還是一種高檔環保的珠光材料，無毒性，低油脂吸收，皮膚附著力強和珠光效果，使它成為化妝品合成中的重要原料。此外，氯氧化鉍珠光漿在涂料中具有廣泛應用，氯氧化鉍粉體可用于制造人造珍珠，納米級的氯氧化鉍晶粒可用于干電池陰極等。并且近年來，科學家發現氯氧化鉍除上述用途以外，還是一種高效的環境凈化材料，可用于光催化降解空氣及水體中的有機污染物。目前，所報道的氯氧化鉍制備方法大體上可以分為干法和濕法兩大類。干法主要通過高溫焙燒或者機械研磨的方法制備氯氧化鉍粉體，但是產物顆粒尺寸較大，無法應用于電子、能源和環境領域。在制備微米級甚至納米級氯氧化鉍粉體時，濕法顯示出極佳的優勢。最近，研究人員報道了各種濕法制備微米級氯氧化鉍的方法，如在混合溶劑中用過氧化氫直接氧化金屬鉍并水熱處理，得到片狀氯氧化鉍；或是在強酸環境中水熱并引入氯源，制備氯氧化鉍微球的方法。但是上述方法并沒有有效降低氯氧化鉍的尺寸以提高其比表面積，并且反應條件大都采用強酸環境或者強堿環境，因此并不是一種環境友好的制備方法。因此，尋求一種環境友好的制備方法，能夠在中性條件下制備小尺寸大比表面積的氯氧化鉍粉體，成為了相關研究領域的目標。
發明內容
本發明的目的在于提供一`種氯氧化鉍粉體及其制備方法。本發明提供一種氯氧化鉍粉體，其特征在于，單個氯氧化鉍納米晶粒形貌不規則，尺寸在50 150納米；多個納米晶粒團聚成尺寸在0.8 2微米的團簇。本發明提供一種氯氧化鉍粉體的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)將鉍鹽加入到濃硝酸中，初步攪拌后加入去離子水，繼續攪拌進行溶解稀釋，記為溶液A ;另配制一定物質量濃度的氯化銨溶液，記為溶液B ；
(2)溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用氨水調節溶液pH等于7，然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在373 473K的溫度下進行水熱處理12 72小時；
(3)停止反應后將步驟(2)制得沉淀產物用去離子水洗滌，經干燥后得到氯氧化鉍粉體。步驟(I)中所述的鉍鹽為無水或帶有結晶水的硝酸鉍、碳酸氧鉍中的一種或其組
口 ο步驟(I)中所述鉍鹽的加入質量與最終的反應液總體積之比為0.5克/100毫升 5克/100毫升。步驟(I)中所述加入的濃硝酸質量為鉍鹽質量的O 3倍。 步驟(I)中所述加入去離子水體積為反應液總體積的40% 90%。步驟(I)中所述的氯化銨溶液的物質量濃度為0.2 2摩爾/升，氯化銨溶液加入體積為反應液總體積的10% 60%。步驟(2)中所述用于調節pH的氨水質量分數為10% 28%。通過上述制備方法得到的氯氧化鉍晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合。單個氯氧化鉍納米晶粒形貌不規則，尺寸大約在50 150納米左右；多個納米晶粒團聚成尺寸在0.8 2微米的團簇。該制備方法工藝和流程簡便，參數可調范圍寬，可重復性強，成本低，是一種具備商業前景的制備方法。所制備的氯氧化鉍粉體可廣泛應用于環保，涂料，塑料，電子，日化等產業和領域。
圖1:由實施例2制得的氯氧化鉍納米顆粒的X射線粉末衍射圖譜。圖2:由實施例2制得的氯氧化鉍納米顆粒的掃描電鏡照片。圖3:由實施例2制得的氯氧化鉍納米顆粒的高倍掃描電鏡照片。
具體實施例方式下面通過實施例對 本發明作進一步闡述，其目的僅在于更好理解本發明的內容。因此，所舉之例并不限制本發明的保護范圍。實施例1:
1.2克五水合硝酸鉍加入到0.8毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入25毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另配制10毫升物質量濃度為0.5摩爾/升的氯化銨溶液，記為溶液B0溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用15%的氨水調節溶液PH約等于7，然后將懸浮液放入容積為50毫升聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在423K的溫度下反應18小時。反應結束后將沉淀產物用去離子水洗滌，干燥處理后得到氯氧化鉍粉體。所制得的氯氧化鉍(BiOCl)晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌為納米晶粒聚集的花狀團簇。單個氯氧化秘納米晶粒形貌不規則，尺寸大約在80納米左右；多個納米晶粒團聚成花狀團簇，每個團簇的尺寸在0.8 1.5微米之間。氯氧化鉍粉體的純度在99%以上。實施例2:
2.0克五水合硝酸鉍加入到I毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入40毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另配制20毫升物質量濃度為I摩爾/升的氯化銨溶液，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用25%的氨水調節溶液PH約等于7，然后將懸浮液放入容積為100毫升聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在393K的溫度下反應24小時。反應結束后將沉淀產物用去離子水洗滌，干燥處理后得到氯氧化鉍粉體。
所制得的氯氧化鉍(BiOCl)晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌為納米晶粒聚集的花狀團簇。單個氯氧化鉍納米晶粒形貌不規則，尺寸大約在100納米左右；多個納米晶粒團聚成花狀團簇，每個團簇的尺寸在0.8 1.8微米之間。氯氧化鉍粉體的純度在99%以上。實施例3:
5克五水合硝酸鉍加入到3毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入120毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另配制20毫升物質量濃度為1.5摩爾/升的氯化銨溶液，記為溶液B0溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用20%的氨水調節溶液PH約等于7，然后將懸浮液放入容積為200毫升聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在403K的溫度下反應36小時。反應結束后將沉淀產物用去離子水洗滌，干燥處理后得到氯氧化鉍粉體。所制得的氯氧化鉍(BiOCl)晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌為納米晶粒聚集的花狀團簇。單個氯氧化秘納米晶粒形貌不規則，尺寸大約在50納米左右；多個納米晶粒團聚成花狀團簇，每個團簇的尺寸在0.8 1.0微米之間。氯氧化鉍粉體的純度在99%以上。實施例4:
1.2克碳酸氧鉍加入到0.6毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入28毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另配制12毫升物質量濃度為0.8摩爾/升的氯化銨溶液，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用10%的氨水調節溶液PH約等于7。然后將懸浮液放入容積為50毫升聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在453K的溫度下反應48小時。反應結束后將沉淀產物用去離子水洗滌，干燥處理后得到氯氧化鉍粉體。所制得的氯氧化鉍(BiOCl)晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌為納米晶粒聚集的花狀團簇。單個氯氧化鉍納米晶粒形貌不規則，尺寸大約在120納米左右；多個納米晶粒團聚成花狀團簇，每個團簇的尺寸在1.2 2.0微米之間。氯氧化鉍粉體的純度在99%以上。實施例5:
3克碳酸氧鉍加入到2毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入55毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另配制20毫升物質量濃度為1.2摩爾/升的氯化銨溶液，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用20%的氨水調節溶液PH約等于7。然后將懸浮液放入容積為100毫升聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在383K的溫度下反應72小時。反應結束后將沉淀產物用去離子水洗滌，干燥處理后得到氯氧化鉍粉體。所制得的氯氧化鉍(BiOCl)晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌為納米晶粒聚集的花狀團簇。單個氯氧化鉍納米晶粒形貌不規則，尺寸大約在100納米左右；多個納米晶粒團聚成花狀團簇， 每個團簇的尺寸在1.0 1.5微米之間。氯氧化鉍粉體的純度在99%以上。實施例6:7克碳酸氧鉍加入到3毫升濃硝酸中，初步攪拌后加入110毫升去離子水，攪拌溶解稀釋，記為溶液A。另配制40毫升物質量濃度為0.3摩爾/升的氯化銨溶液，記為溶液B。溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液。用12%的氨水調節溶液PH約等于7。然后將懸浮液放入容積為200毫升聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在473K的溫度下反應12小時。反應結束后將沉淀產物用去離子水洗滌，干燥處理后得到氯氧化鉍粉體。所制得的氯氧化鉍(BiOCl)晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌為納米晶粒聚集的 花狀團簇。單個氯氧化鉍納米晶粒形貌不規則，尺寸大約在140納米左右；多個納米晶粒團聚成花狀團簇，每個團簇的尺寸在1.5 2.0微米之間。氯氧化鉍粉體的純度在99%以上。
權利要求
1.一種氯氧化鉍粉體，其特征在于，單個氯氧化鉍納米晶粒形貌不規則，尺寸在50 150納米；多個納米晶粒團聚成尺寸在0.8 2微米的團簇。
2.根據權利要求1所述一種氯氧化鉍粉體的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將鉍鹽加入到濃硝酸中，初步攪拌后加入去離子水，繼續攪拌進行溶解稀釋，記為溶液A ;另配制一定物質量濃度的氯化銨溶液，記為溶液B ; (2)溶液A滴加到溶液B中，邊滴加邊攪拌，形成均勻的懸浮液，用氨水調節溶液pH等于7，然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在373 473K的溫度下進行水熱處理12 72小時； (3)停止反應后將步驟(2)制得沉淀產物用去離子水洗滌，經干燥后得到氯氧化鉍粉體。
3.根據權利要求2所述一種氯氧化鉍粉體的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的鉍鹽為無水或帶有結晶水的硝酸鉍、碳酸氧鉍中的一種或其組合。
4.根據權利要求2所述一種氯氧化鉍粉體的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述鉍鹽的加入質量與最終的反應液總體積之比為0.5克/100暈升 5克/100暈升。
5.根據權利要求2所述一種氯氧化鉍粉體的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述加入的濃硝酸質量為鉍鹽質量的O 3倍。
6.根據權利要求2所述一種氯氧化鉍粉體的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述加入去離子水體積為反應液總體積的40% 90%。
7.根據權利要求2所述一種氯`氧化鉍粉體的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的氯化銨溶液的物質量濃度為0.2 2摩爾/升，氯化銨溶液加入體積為反應液總體積的10% 60%。
8.根據權利要求2所述一種氯氧化鉍粉體的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述用于調節PH的氨水質量分數為10% 28%。
全文摘要
本發明涉及一種氯氧化鉍粉體及其制備方法。單個氯氧化鉍納米晶粒形貌不規則，尺寸為50~150納米；多個納米晶粒團聚成尺寸在0.8~2微米的團簇。其具體制備方法如下將硝酸酸化的鉍鹽溶液加入到一定濃度的氯化銨溶液中，快速攪拌形成均勻的懸浮液，并用氨水調節pH為中性。然后將懸浮液通過一步水熱處理得到氯氧化鉍粉體。該制備方法工藝和流程簡便，參數可調范圍寬，可重復性強，成本低，是一種具備商業前景的制備方法。所制備的氯氧化鉍粉體可廣泛應用于日化、環保、塑料、涂料和電子等產業和領域。
文檔編號B82Y40/00GK103101974SQ201110351668
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者陳超, 趙斌, 何丹農 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司