本發(fā)明涉及bi2wo6的合成領(lǐng)域，具體涉及一種制備片狀bi2wo6的方法。

背景技術(shù)：

七十年代初期，世界范圍內(nèi)爆發(fā)能源危機(jī)，如何合理有效地開發(fā)利用能源是當(dāng)時(shí)全球關(guān)注的焦點(diǎn)。金紅石型的tio2帶隙寬為3.0ev，對(duì)應(yīng)的吸收波段為415nm以下，這屬于短波長的紫外及近紫外光，這一波段能量在太陽光中所占比重較低；而且，光催化反應(yīng)的效率低于1％。

在最近的半導(dǎo)體催化劑的研究中，提高光催化反應(yīng)效率以及開發(fā)新型光催化劑或進(jìn)行光催化劑的改性使其吸收波段向可見光區(qū)移動(dòng)就成為了人們研究的重點(diǎn)。

bi2wo6是最簡單的aurivillius型氧化物，為層狀結(jié)構(gòu)，含有wo6鈣鈦礦結(jié)構(gòu)片層。由于bi2wo6具有介電、發(fā)光、離子導(dǎo)休、催化等性能，廣泛應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。最近報(bào)道，bi2wo6具有可見光光催化性能，可用于在可見光下光解水和降解有機(jī)污染物。

通過調(diào)控bi2wo6的納米結(jié)構(gòu)，不僅增大其比表面積，同時(shí)其特殊結(jié)構(gòu)在催化上也將表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢，會(huì)極大提高其可見光催化性能。另一方面，形貌控制一直是納米材料中的研究熱點(diǎn)，材料在納米尺度范圍時(shí)，其性能往往由于其形貌的差異表現(xiàn)得非常不同。過去一段時(shí)間各國的科學(xué)家在零維量子點(diǎn)，一維納米線、納米棒、納米帶上已經(jīng)取得了非常豐碩的成果。多級(jí)復(fù)雜結(jié)構(gòu)己經(jīng)成為目前新的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域，而bi2wo6作為最簡單的層狀aurivillius型氧化物，本身具有層狀結(jié)構(gòu)，最有利于形成二維結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備片狀bi2wo6的方法，該方法制備得到的片狀bi2wo6的形貌好，尺寸均一。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：

一種制備片狀bi2wo6的方法，包括以下步驟：

1)將檸檬酸鉍銨溶液滴加到鎢酸鈉溶液中；所述檸檬酸鉍銨溶液的摩爾濃度0.20～0.60mol/l，所述鎢酸鈉溶液的摩爾濃度0.10～0.30mol/l；

2)繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，混合后進(jìn)行水熱反應(yīng)，過濾，清洗，得到片狀bi2wo6；所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度0.1～2mol/l。

上述技術(shù)方案中，以鎢酸鈉和檸檬酸鉍銨為反應(yīng)物料，以氫氧化鈉為礦化劑，最終實(shí)現(xiàn)了bi2wo6納米片的制備。作為鉍源的檸檬酸鉍銨在引入的bi³⁺的同時(shí)也引入了檸檬酸銨根離子，其與bi³⁺有較強(qiáng)的相互作用力，使得檸檬酸銨根離子會(huì)選擇性吸附在晶胞特定晶面造成各向異性生長，進(jìn)而影響合成形貌，形成片狀的bi2wo6。

另外，由于反應(yīng)液顯現(xiàn)堿性，oh^-濃度大于h⁺濃度，bi³⁺水解反應(yīng)被大大加強(qiáng)，wo4^2-的濃度也顯著增加，bi2wo6晶體的生長速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于形核速率，因此片狀bi2wo6的各向異性生長被抑制，晶體片尺寸得到增大，使得最終形成較大的片狀bi2wo6，制得的片狀bi2wo6的厚度為10～20nm，大小為150～200nm。

優(yōu)選的，所述檸檬酸鉍銨溶液、鎢酸鈉溶液與氫氧化鈉溶液的體積比為13～17:13～17:10。進(jìn)一步優(yōu)選為15:15:10。

優(yōu)選的，所述檸檬酸鉍銨溶液的摩爾濃度0.30～0.40mol/l。

優(yōu)選的，所述鎢酸鈉溶液的摩爾濃度0.15～0.20mol/l。

優(yōu)選的，所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度0.6～1.2mol/l；

優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為180～250℃，反應(yīng)時(shí)間為2～15h。

優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為190～200℃，反應(yīng)時(shí)間為5～8h。

優(yōu)選的，所述清洗為：將過濾得到的產(chǎn)物依次用稀醋酸、去離子水和乙醇反復(fù)清洗。進(jìn)一步優(yōu)選為三次。用稀醋酸對(duì)水熱合成產(chǎn)物的清洗是為了將前驅(qū)體中混入二氧化碳所形成的co3^2-、hco3^-去除，用去離子水清洗是為了將反應(yīng)物料引入的鈉離子、檸檬酸氨根離子與合成的片狀bi2wo6充分分離。

優(yōu)選的，所述步驟1)和步驟2)中的滴加速度1～2滴/秒。

作為優(yōu)選，所述鎢酸鈉溶液的摩爾濃度0.19～0.20mol/l，檸檬酸鉍銨溶液的摩爾濃度0.39～0.40mol/l，氫氧化鈉溶液的摩爾濃度0.7～0.9mol/l；所述檸檬酸鉍銨溶液、鎢酸鈉溶液與氫氧化鈉溶液的體積比為14～16:14～16:10。所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為195～200℃，反應(yīng)時(shí)間為5～7h。在上述的條件下，所得片狀bi2wo6的形貌最好，質(zhì)量穩(wěn)定，粉體顆粒分散性好。

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

(1)本發(fā)明工藝過程簡單，易于控制，無環(huán)境污染，成本低，易于規(guī)?；a(chǎn)。

(2)本發(fā)明制得的片狀bi2wo6的厚度為10～20nm，大小為150～200nm。產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定，粉體顆粒分散性好。

附圖說明

圖1為實(shí)施例2合成的片狀bi2wo6的x射線衍射圖；

圖2為實(shí)施例2合成的片狀bi2wo6粉體的掃描電子顯微鏡圖；

圖3為對(duì)比例1合成的bi2wo6納米片和金屬bi混合物的x射線衍射圖；

圖4為對(duì)比例1合成的bi2wo6納米片和金屬bi混合物的掃描電子顯微鏡圖；

圖5為對(duì)比例2合成的塊狀混合物的x射線衍射圖；

圖6為對(duì)比例2合成的塊狀混合物的掃描電子顯微鏡圖；

圖7為實(shí)施例2合成的片狀bi2wo6降解羅丹明b的降解曲線圖；

圖8為羅丹明b的自降解曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

1)將1.5mmol二水鎢酸鈉溶解于15ml去離子水中，使得二水鎢酸鈉溶液的摩爾濃度0.10mol/l；

2)將3mmol檸檬酸鉍銨溶解于15ml去離子水中，使得檸檬酸鉍銨溶液的摩爾濃度0.20mol/l，將一定量的naoh片劑溶于10ml去離子水中，使得氫氧化鈉溶液摩爾濃度為0.4mol/l；

將檸檬酸鉍銨溶液以1～2滴/秒的速度滴加到鎢酸鈉溶液中，并將氫氧化鈉溶液以相同的滴加速率滴加到上述混合溶液中，攪拌30min后，在180℃下保溫2小時(shí)進(jìn)行熱處理。然后，降至室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用稀醋酸、去離子水清洗，60℃溫度下烘干，得到片狀bi2wo6。

實(shí)施例2

1)將3mmol二水鎢酸鈉溶解于15ml去離子水中，使得二水鎢酸鈉溶液的摩爾濃度0.20mol/l；

2)將6mmol檸檬酸鉍銨溶解于15ml去離子水中，使得檸檬酸鉍銨溶液的摩爾濃度0.40mol/l，將一定量的naoh片劑溶于10ml去離子水中，使得氫氧化鈉溶液摩爾濃度為0.8mol/l；

將檸檬酸鉍銨溶液以1～2滴/秒的速度滴加到鎢酸鈉溶液中，并將氫氧化鈉溶液以相同的滴加速率滴加到上述混合溶液中，攪拌30min后，在200℃下保溫6小時(shí)進(jìn)行熱處理。然后，降至室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用稀醋酸、去離子水和乙醇清洗三次，60℃溫度下烘干，得到片狀bi2wo6。

所合成的片狀bi2wo6的x射線衍射圖，如圖1所示；掃描電子顯微鏡sem照片如圖2所示，制得的片狀bi2wo6厚度為10～20nm，大小為150～200nm。

實(shí)施例3

1)將4.5mmol二水鎢酸鈉溶解于15ml去離子水中，使得二水鎢酸鈉溶液的摩爾濃度0.30mol/l；

2)將9mmol檸檬酸鉍銨溶解于15ml去離子水中，使得檸檬酸鉍銨溶液的摩爾濃度0.60mol/l，將一定量的naoh片劑溶于10ml去離子水中，使得氫氧化鈉溶液摩爾濃度為2mol/l；

將檸檬酸鉍銨溶液以1～2滴/秒的速度滴加到鎢酸鈉溶液中，并將氫氧化鈉溶液以相同的滴加速率滴加到上述混合溶液中，攪拌30min后，在250℃下保溫15小時(shí)進(jìn)行熱處理。然后，降至室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用稀醋酸、去離子水和乙醇清洗三次，60℃溫度下烘干，得到片狀bi2wo6。

對(duì)比例1

1)將3mmol二水鎢酸鈉溶解于15ml去離子水中，使得二水鎢酸鈉溶液的摩爾濃度0.20mol/l；

2)將6mmol檸檬酸鉍銨溶解于15ml去離子水中，使得檸檬酸鉍銨溶液的摩爾濃度0.40mol/l；

將檸檬酸鉍銨溶液以1～2滴/秒的速度滴加到鎢酸鈉溶液中，并向內(nèi)加入10ml去離子水。攪拌30min后，在200℃下保溫6小時(shí)進(jìn)行熱處理。然后，降至室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用稀醋酸、去離子水和乙醇清洗三次，60℃溫度下烘干，得到bi2wo6納米片和金屬bi混合物。

產(chǎn)物的x射線衍射圖，如圖3所示；掃描電子顯微鏡sem照片如圖4所示。金屬bi的出現(xiàn)是因?yàn)椋簷幟仕徜@根離子引入的銨根離子在高溫高壓環(huán)境下具有一定的還原性，致使bi³⁺被還原為金屬bi。

對(duì)比例2

1)將3mmol二水鎢酸鈉溶解于15ml去離子水中，使得二水鎢酸鈉溶液的摩爾濃度0.20mol/l。

2)將6mmol檸檬酸鉍銨銨溶解于15ml去離子水中，使得檸檬酸鉍銨溶液的摩爾濃度0.40mol/l，將一定量的naoh片劑溶于10ml去離子水中，使得氫氧化鈉溶液摩爾濃度為4mol/l；

將檸檬酸鉍銨溶液以1～2滴/秒的速度滴加到鎢酸鈉溶液中，并將氫氧化鈉溶液以相同的滴加速率滴加到上述混合溶液中，攪拌30min后，在200℃下保溫6小時(shí)進(jìn)行熱處理。然后，降至室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用稀醋酸、去離子水和乙醇清洗三次，60℃溫度下烘干，得到塊狀bi2o2co3和bi2o3的混合物。

產(chǎn)物的xrd如圖5所示，掃描電子顯微鏡sem照片如圖6所示。所得的產(chǎn)物為塊狀bi2o2co3和bi2o3的混合物，主要是因?yàn)殡S著ph的增加，bi2o2水解反應(yīng)會(huì)增強(qiáng)，wo6在溶液中的溶解度會(huì)增加，用于bi2wo6晶體生長的wo6將減少。當(dāng)溶液堿性很強(qiáng)時(shí)，wo6的溶解度將會(huì)更大，致使只有極少甚至沒有wo6用于晶體生長，因而生成塊狀bi2o3；又因?yàn)闄幟仕岚备x子的存在，使得其在高溫高壓環(huán)境下轉(zhuǎn)化為co^2-，co^2-會(huì)與溶液中bi2o2結(jié)合，進(jìn)而生成bi2o2co3。

降解羅丹明b性能實(shí)驗(yàn)：

在10^-5mol/l的60ml的羅丹明b溶液中加入0.2g實(shí)施例2所制備的片狀bi2wo6，暗攪拌60min后在可見光下照射，每隔一定時(shí)間取一次樣，所得紫外-可見吸收光譜如圖7所示。

另作一空白組，不添加任何催化劑，進(jìn)行羅丹明b可見光自降解實(shí)驗(yàn)，所得紫外-可見吸收光譜如圖8所示。

通過對(duì)比可知，本方法所制備的bi2wo6納米片粉體具有優(yōu)異的可見光光催化性能。