一種有機熔鹽法制備棒組裝球狀BiOCl納米顆粒的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于在有機溶劑中利用化學法制備納米顆粒的領域，具體涉及一種有機熔鹽法制備棒組裝球狀B1Cl納米顆粒的方法。
【背景技術】
[0002]B1Cl晶體屬于PbFCl型四方晶系結構，空間群為P4/nmm(N0.129)，其晶體結構參數為 a=b=0.3891 nm，c=0.7369 nm，α = β = γ=90°，VO=0.1108nm3，Ζ=2。圖1 為 B1Cl 層狀結構模型，其疊層順序沿c軸方向為...Cl-B1-O-B1-Cl..- Cl- B1-O-B1-Cl...，以5層為單位(Cl一Bi—O— Bi—Cl)n (η是整數)被作為一個平面分子，雙Cr離子層和[Bi202]2+層交替排列構成層狀結構，通過非鍵力結合，結構疏松，中間存在一個靜電子場，有助于光電子-空穴對的有效分離。由范德華相互作用分析可知，在c軸方向層層之間有較弱的非鍵軌道，而在(001)面具有較強的成鍵形成，Bi3+周圍的Ο2.和Cl.成反四方柱配位，構成方向相反、上下不對稱的錐形幾何結構，Cl—層為正方配位，其下一層為正方02-層，Cl -層和02 -層交錯45。，中間夾心Bi3+層。
[0003]隨著環境問題的日益嚴重，功能材料的環境友好型合成和污染物的綠色處理技術引起了人們的廣泛關注。其中，利用太陽光處理空氣和水中的污染物的光催化劑就是一種典型的綠色處理技術。納米B1Cl半導體材料由于其光催化性能高、化學性能穩定、無毒、價格低廉等優點，在光催化處理有機污染物方面引起了廣泛注意，并在近年得到了大量的研究。目前以B1Cl光催化材料為基礎的光催化技術與傳統污染處理技術相比具有諸多優點，例如:利用太陽能、降解有機物無選擇性、工藝設備簡單易控制、無二次污染等。但是B1Cl材料也存在許多不足，如可見光利用率低等。改變它的形貌和結構，從分子、納米及微米多尺度、多層次的設計新型功能化的光催化劑是改善光催化劑性能的有效途徑之一。在這篇文章中我們通過只改變醇的種類合成了 B1Cl光催化劑，研究發現醇的種類是醇熱合成B1Cl光催化劑過程中影響光催化劑形貌和性能的重要因素。針對B1Cl材料光響應范圍窄、可見光活性低、光催化反應機理和固定化應用等關鍵問題，國內外學者采取多種改性方式和修飾手段進行了探討與研究，主要包括:①通過改善B1Cl電子結構和電荷有效傳遞途徑來拓展太陽光的吸收范圍，如離子摻雜、復合窄帶隙半導體、光敏化修飾、貴金屬沉積等，不但有效提高太陽光的利用率，而且也強化了手段制備出高結晶度、大比表面積、高活性面暴露的B1Cl納米結構催化劑，并引入本征點缺陷實現光生電子-空穴對的有效分離，進一步提高其光催化活性采用第一性原理計算方法和實驗表征分析相結合的手段探討研究了 B1Cl的光催化反應機制和作用機理；④借鑒傳統Ti02薄膜光催化劑的制備方法和研究手段，通過現代化的實驗設備、光譜表征技術和理論模擬方案相結合，具體深入地開展B1Cl薄膜光催化劑的合成設計和理論研究。
[0004]與普通材料不同的微納米材料表現出特殊的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等優點，被廣泛應用于諸多領域，使得人們對潛在應用的納米材料制備技術越來越關注。目前微納米B1Cl光催化材料的主要制備方法有水解法、水(溶劑)熱法、醇熱法、軟模板法、高溫固相法和反相微乳法等。
[0005]( I)醇熱法
醇熱法通常是在乙醇、乙二醇等醇溶劑中添加Bi (NO3)3.5H20或BiCl3，經過后續超聲或水熱技術、冷卻、洗滌、研磨等工序，得到B1Cl樣品。該方法具有無需表面活性劑、易于控制形貌、分散性好等優點；缺點是操作過程復雜、設備成本較高等。
[0006](2)水(溶劑)熱法
水(溶劑)熱法可通過高溫高壓條件，對反應參數(如pH值、反應溫度和時間等)進行有效控制，實現對樣品粒徑、尺寸形貌等結構參數的初步控制。近幾年，該方法為研究人員制備B1Cl納米結構的有效途徑之一，然而，該方法存在條件苛刻、表面活性劑、操作復雜、成本較高等問題。
[0007](3)水解法
水解法是制備B1Cl較早采用、最為簡易的常見方法，一般以HCl為pH值調節劑，通過水解鉍化合物如BiCl3、Bi (NO3)3, Bi2O3等獲取B1Cl樣品。該方法具有經濟環保、簡單易行、條件溫和、對設備要求低等優點，適用于大規模生產。但是，目前該方法存在樣品的分散性較低、尺寸均勻性較差、結構形貌難以控制等缺陷。
[0008](4 )反相微乳法等其他制備方法
近年來，B1Cl材料制備方法和技術手段取得了很大的進展，如反相微乳法、靜電紡絲技術、超聲化學技術、低溫化學氣相法、高溫固相法等一些新穎的B1Cl制備技術和工藝。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于提供一種有機熔鹽法制備棒組裝球狀B1Cl納米顆粒的方法，所涉及的設備和工藝簡單，反應過程中不需要控制。
[0010]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案，一種有機熔鹽法制備棒組裝球狀B1Cl納米顆粒的方法，其特征在于包括下述步驟:
試劑準備:硝酸鉍(Bi (NO3)3.5H20)，氯化膽堿(C5H14ClNO)，尿素(H2NCONH2)，無水乙醇(C2H5OH)和氯化鈉(NaCl)。
[0011]實驗步驟:
(I)用電子天平稱量一定量的氯化膽堿(C5H14ClNO)和尿素(H2NCONH2),將兩者混合碾磨成液態作為助溶劑。
[0012](2)用電子天平稱量一定量的硝酸鉍(Bi (NO3)3.5H20)和氯化鈉(NaCl )，其次將硝酸鉍(Bi(NO3)3.5H20)和氯化鈉(NaCl)加入到助溶劑中碾磨成液態，多余的硫脲可作為表面活性劑。
[0013](3)將研磨后的溶液裝入反應釜中，將三個反應釜放入電熱鼓風干燥箱中在一定溫度范圍內恒溫，分別反應一定時間后取出，然后關掉烘箱電源。
[0014](4)將反應釜取出，先用無水乙醇清洗所得的產物數次，再用蒸餾水清洗數次，然后放入電熱鼓風干燥箱中干燥制得粉末以便進行XRD粉末表征。
[0015](5)將去少量干燥后的粉末加入盛有一定無水乙醇的燒杯中并放入超聲波發生器中，用超聲波分散所得樣品兩個小時左右，防止納米顆粒團聚。然后將溶液用玻璃棒涂覆于先前洗干凈的鋁片上，自然干燥后進行SEM表征。
[0016]優選的，所述氯化膽堿和尿素的質量比為8:1~1:6。
[0017]優選的，所述硝酸銀和硫脲摩爾比為6:1~1:6。
[0018]優選的，所述設定溫度為120~240°C，保溫時間為2~llh。
[0019]所述本發明的技術效果是:本發明采用一種有機熔鹽法制備棒組裝球狀B1Cl納米顆粒的方法，產物B1Cl的XRD譜圖所有的衍射峰可以指認為四方晶系，B1Cl晶格常數與JCPDS卡片85-861 —致，并且沒有檢測出不純物質，說明室溫下溶液中析出晶態B1Cl。另外，B1Cl觀形貌呈棒自組裝球狀，B1Cl納米棒直徑上的尺寸屬于納米級別，長度上屬于微米級別。本發明具有使用設備簡單、過程容易控制及制備方法綠色環保的特點，不需要加入一些表面活性劑或復雜組分的溶劑就能控制B1Cl顆粒的形貌，得到微米尺寸的棒自組裝球狀B1Cl顆粒。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的棒自組裝球狀B1Cl納米顆粒的XRD圖像圖。
[0021]由圖可知產物只含有B1Cl的物相，無其他物相。
[0022]圖2是本發明的棒自組裝球狀B1Cl納米顆粒的SEM圖像。
[0023]由圖可知棒自組裝球狀B1Cl納米顆粒是由納米尺寸的棒狀B1Cl顆粒組合而成。
【具體實施方式】
[0024]以下結合實施例對本發明做進一步詳細描述。
[0025]實施例一
(I)用電