CN106186061A - 一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法 - Google Patents

一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106186061A
CN106186061A CN201610447269.3A CN201610447269A CN106186061A CN 106186061 A CN106186061 A CN 106186061A CN 201610447269 A CN201610447269 A CN 201610447269A CN 106186061 A CN106186061 A CN 106186061A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
high temperature
conditions
presoma
temperature stablize
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610447269.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106186061B (zh
Inventor
张静
李帅
刘果
吴维成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning Shihua University
Original Assignee
Liaoning Shihua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaoning Shihua University filed Critical Liaoning Shihua University
Priority to CN201610447269.3A priority Critical patent/CN106186061B/zh
Publication of CN106186061A publication Critical patent/CN106186061A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106186061B publication Critical patent/CN106186061B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G29/00—Compounds of bismuth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/20—Carbon compounds
    • B01J27/232—Carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供了一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，包括如下步骤：将Bi(NO3)3·5H2O和Na2CO3分别溶解，并将Na2CO3溶液50‑80℃恒温水浴加热；将Bi(NO3)3硝酸溶液加入加热后的Na2CO3溶液中，并恒温水浴反应2‑12h，随后将反应液冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥即得到Bi2O2CO3前驱体；将X(NO3)3·6H2O溶解，与上述制得的Bi2O2CO3前驱体以质量比为1‑5∶100的比例进行浸渍，浸渍时间12‑24h，随后过滤，干燥，在250‑400℃条件下焙烧，得到表面分散有X2O3的Bi2O2CO3光催化剂，其中，X为金属Y或La。本发明提供的方法操作简单，制备成本低，通过加入稳定剂La(NO3)3(或Y(NO3)3)的方法，可以使Bi2O2CO3稳定到至少300℃，且具有较高的光催化活性。

Description

一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法
技术领域
本发明提供了一种在高温下稳定Bi2O2CO3，并保持其较高光催化活性的方法。
背景技术
光催化技术在解决能源和环境问题方面具有重要的应用前景，因此受到了广泛关注。在光催化领域中，由于TiO2具有高光催化活性、结构稳定、价格便宜、无毒等优良特性，因而称为研究最为广泛的光催化剂之一。但是TiO2光激发时所产生的电子与空穴非常容易复合，使得光量子效率较低。因此，开发出新型光催化半导体成为主要的研究工作之一。
目前，Bi系复合光催化半导体具有良好的光催化活性，逐渐发展成为了光催化领域的研究热点。Bi2O2CO3是一种Aurivillius型氧化物，是由[Bi2O2]2+层和CO3 2-层交替组成的层状结构。Bi2O2CO3作为一种功能性半导体材料已经渗透到人类的生产和生活中，特别是在于医药，铋盐生产，塑料添加剂和化妆品附着剂等领域已得到广泛应用，同时Bi2O2CO3因其独特的光学性能，使其在能源利用与环境保护方面显示出诱人的前景，被认为是一种潜在的光催化剂材料，Bi2O2CO3光催化剂作为一种新型半导体光催化材料，具有层状结构，Bi2O2CO3光催化剂在光催化氧化和还原方面表现出了优异的性能，在光解水和降解有机污染物等方面具有显著的发展前景，受到了广大科研工作者的广泛关注并进行了深入的研究。
但是，在升温过程中Bi2O2CO3易发生Bi2O2CO3→β-Bi2O3分解反应，其中β-Bi2O3是Bi2O3结构中的一种亚稳晶相，虽然β-Bi2O3因其理想的禁带宽度和高效的电子和空穴分离效率，被认为是在半导体Bi2O3材料中极具发展前景的光催化材料，但是其光催化性能往往较Bi2O2CO3低。此外，β-Bi2O3为亚稳晶相，在高温条件极易发生β-Bi2O3→α-Bi2O3的晶相转变，生成光催化活性较低的α-Bi2O3。例如，文献Ruiping Hu等(Applied Catalysis B：Environmental 163(2015)510-519)通过水热合成出Bi2O2CO3，并在高温条件下焙烧2h，同时对其相变过程进行了研究，发现了如下转变过程：Bi2O2CO3＞280℃→β-Bi2O3＞350℃→α-Bi2O3，且文献Fan Qin等(Chem.Eur.J.2012，18，16491-16497)研究发现Bi2O2CO3较Bi2O3表现出优异的光催化活性。
综上所述，从实际应用的角度来看，如何采用更为简单的方法，在高温下使Bi2O2CO3稳定存在同时保持其较高的光催化性能具有重要意义，但是在高温下如何使Bi2O2CO3能稳定存在的研究迄今为止未见报道。
发明内容
为此，本发明针对上述问题的不足，提供一种操作简单，在较高焙烧温度下不仅能有效稳定Bi2O2CO3，同时也能保持其较高光催化活性的方法。
一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，具体包括如下步骤：
S1：称取Bi(NO3)3·5H2O，以及相对过量的Na2CO3，将Bi(NO3)3·5H2O溶于稀硝酸中形成Bi(NO3)3的硝酸溶液，并将Na2CO3加水溶解成Na2CO3溶液，将所述Na2CO3溶液置于50-80℃的恒温水浴条件下加热；
S2：将S1中Bi(NO3)3的硝酸溶液缓慢滴加入加热后的Na2CO3溶液中，并在50-80℃恒温水浴条件下反应2-12h，随后将反应液冷却至室温，经过过滤、洗涤、干燥即可得到Bi2O2CO3前驱体；
S3：将X(NO3)3·6H2O溶于水中，生成X(NO3)3溶液，其中，X为金属Y或La；
S4：将S3制得的X(NO3)3溶液作为稳定剂，将X(NO3)3·6H2O与S2制得的Bi2O2CO3前驱体以质量比为1-5∶100的比例进行浸渍，浸渍时间12-24h，随后过滤，干燥，在250-400℃条件下焙烧，得到表面分散有X2O3的Bi2O2CO3光催化剂。
优选地，S1中，所述Bi(NO3)3·5H2O和Na2CO3的摩尔比为1∶6-15。
更优选地，S1中，所述Bi(NO3)3·5H2O和Na2CO3的摩尔比为1∶8-10。
优选地，S1中，所述Bi(NO3)3的硝酸溶液的浓度为0.2-2mol/L。
更优选地，S1中，所述Na2CO3溶液的浓度为0.7-1.2mol/L。
优选地，S4中，焙烧温度为300-350℃。
优选地，S4中，所述X(NO3)3·6H2O与Bi2O2CO3的质量比为3∶100。
更优选地，S4中，所述X(NO3)3溶液与所述Bi2O2CO3前驱体等体积浸渍。本发明提供的高温下稳定Bi2O2CO3的制备方法的有益效果具体如下：
1)操作方法简单，制备成本低，效果显著，通过加入稳定剂La(NO3)3(或Y(NO3)3)的方法，可以使Bi2O2CO3稳定到至少300℃，有效的改善了Bi2O2CO3高温条件下不稳定的现象；而且加入的稳定剂La(NO3)3(或Y(NO3)3)的量低，样品中的La2O3/Bi2O2CO3(或Y2O3/Bi2O2CO3)质量比值仅为3％。
2)在高温下稳定的Bi2O2CO3仍然能保持较高的光催化活性，而且分散于Bi2O2CO3表面的La2O3(或Y2O3)还可以在高温下有效地抑制Bi2O2CO3粒子的长大。
3)分散于Bi2O2CO3表面的La2O3(或Y2O3)还可以有效地抑制β-Bi2O3(Bi2O2CO3高温分解产物)在高温下的相变，即β-Bi2O3→α-Bi2O3的晶相转变过程；从而保持β-Bi2O3在高温下的较高的光催化活性。
附图说明
图1为实施例1中Bi2O2CO3前驱体、Bi2O2CO3-300℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃样品的X射线衍射图；
图2为实施例1中Bi2O2CO3-300℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃样品对罗丹明B的光催化降解率图；
图3对比例1中3％La2O3-Bi2O2CO3和3％La2O3-Bi2O2CO3-300℃样品的XRD谱图；
图4为实施例2中Bi2O2CO3-400℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品的X射线衍射图；
图5为实施例2中Bi2O2CO3-400℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品的光催化降解率的谱图；
图6为实施例4中10％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品的X射线衍射图；
图7为实施例4中10％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品的光催化降解率的谱图；
图8为实施例5中3％Y2O3/Bi2O2CO3-300℃和3％Y2O3/Bi2O2CO3-400℃样品的光催化降解率的谱图；
图9为对比例2中3％Y2O3/Bi2O2CO3-400℃样品的X射线衍射图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
以下所用到Bi(NO3)3·5H2O、Na2CO3、La(NO3)3·6H2O、Y(NO3)3·6H2O均可在市场购买得到。
实施例1
一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，具体包括如下步骤：
1)以摩尔比为1∶8的比例，分别称取Bi(NO3)3·5H2O和Na2CO3(Na2CO3相对于Bi(NO3)3·5H2O过量)，将Bi(NO3)3·5H2O溶于稀硝酸中形成浓度为0.6mol/L的Bi(NO3)3的硝酸溶液，并将Na2CO3加水溶解成浓度为0.9mol/L的Na2CO3溶液(Na2CO3溶液必须为浓溶液，浓度大于0.7mol/L)，将所述Na2CO3溶液置于60℃的恒温水浴条件下加热5min；
2)将上述Bi(NO3)3的硝酸溶液缓慢滴加入加热后的Na2CO3溶液中，并在60℃恒温水浴条件下反应3h，随后将反应液冷却至室温，经过过滤、洗涤、干燥即得到Bi2O2CO3前驱体样品；
3)将La(NO3)3·6H2O溶于水中，生成La(NO3)3溶液；
4)将上述制得的La(NO3)3溶液作为稳定剂，通过等体积浸渍法将La(NO3)3溶液滴加到上述制得的Bi2O2CO3前驱体中，其中，La(NO3)3·6H2O与Bi2O2CO3的质量比为3∶100，浸渍时间12h，接着水浴烘干，烘干期间剧烈搅拌，然后放入烘箱保持40℃过夜，最后在300℃条件下焙烧，得到表面分散有La2O3的Bi2O2CO3光催化剂，该方法制备的样品标记为3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃。作为对比，Bi2O2CO3经过300℃焙烧之后的样品标记为Bi2O2CO3-300℃。
对实施例1制得的Bi2O2CO3前驱体，Bi2O2CO3-300℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃进行测试。图1为Bi2O2CO3前驱体，Bi2O2CO3-300℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃样品的XRD谱图，Bi2O2CO3前驱体在2θ＝12.9°、23.9°、26.0°、30.3°、32.7°、42.3°、47.0°、52.2°、56.9°等处观察到属于Bi2O2CO3的特征衍射峰，这些衍射峰与JCPDF(#41-1488)中Bi2O2CO3标准衍射峰一致。从图1的Bi2O2CO3-300℃样品XRD谱图中可以看出，在2θ＝27.9°、31.7°、32.7°、46.2°、46.9°、54.2°、55.5°、57.8°等处出现属于β-Bi2O3特征衍射峰，说明未掺La的Bi2O2CO3样品在300℃时，发生了Bi2O2CO3→β-Bi2O3的分解反应。很明显，对于3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃样品，只观察到Bi2O2CO3的特征峰，说明当La的浸渍量3％时，Bi2O2CO3在300℃仍然保持稳定，La的掺入可以有效的抑制Bi2O2CO3→β-Bi2O3分解反应的发生，使Bi2O2CO3在高温条件下保持稳定，通过对Bi2O2CO3-300℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃样品XRD半峰宽的对比，可以看出3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃样品XRD谱图的半峰宽明显较宽，说明经过La2O3的修饰，可以有效抑制升温过程中Bi2O2CO3粒子的长大和团聚。
Bi2O2CO3-300℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃光催化剂的光催化活性
利用光催化降解罗丹明B为模型反应，考察样品的光催化活性。容积为60mL的反应器上方10cm处悬有125W高压汞灯紫外光光源。在反应器中加入初始浓度为10mg/L的罗丹明B水溶液60ml和0.06g的催化剂(Bi2O2CO3-300℃，3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃)，搅拌以构成悬浮体系。在高压汞灯光源的照射下进行光降解反应。在开灯之前，反应溶液在黑暗条件下搅拌30min以达到吸附平衡。光照之后，每隔一定时间取相同体积的上层清液，离心后取上层清液在罗丹明B的553nm吸收波长处测定其吸光度值，根据标准曲线确定罗丹明B的浓度。
分析方法：在罗丹明B的最大吸收波长处分析滤液中罗丹明B的浓度，因为浓度与吸光度成正比，罗丹明B的光致降解率D可由下式求出：
D＝(Ao-A/Ao)100％
其中，Ao为光照前罗丹明B的吸光度，A为光照时间为t时罗丹明B的吸光度。图2为实施例1中Bi2O2CO3-300℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃样品对罗丹明B的光催化降解率图，从图中可以看出，Bi2O2CO3-300℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃样品光催化活性分别为76％和93％，以上结果表明La的掺入不仅可以使Bi2O2CO3在高温条件下稳定存在，而且使Bi2O2CO3保持了较高的光催化活性。
对比例1
采用共沉淀法制备了La2O3掺杂的Bi2O2CO3样品，具体步骤如下：
(1)将La(NO3)3·6H2O和Bi(NO3)3·5H2O按质量比为3∶100溶于稀硝酸中配制成Bi(NO3)3和La(NO3)3的硝酸混合溶液；
(2)配制0.9mol·L-1的Na2CO3水溶液，并将其置于60℃的水浴条件，恒温加热；
(3)将步骤(1)中Bi(NO3)3的硝酸溶液缓慢滴加入Na2CO3水溶液中，并在恒温水浴条件下反应3h；
(4)将步骤(3)得到的产物冷却至室温，经过过滤，洗涤，干燥，即可得到前驱体样品，并将样品标记为3％La2O3-Bi2O2CO3。将前驱体样品在300℃条件下焙烧，该方法制备的样品标记为3％La2O3-Bi2O2CO3-300℃。
图3为3％La2O3-Bi2O2CO3和3％L22O3-Bi2O2CO3-300℃样品的XRD谱图，共沉淀前驱体样品在2θ＝12.9°、23.9°、26.0°、30.3°、32.7°、42.3°、47.0°、52.2°、56.9°等处观察到属于Bi2O2CO3的特征衍射峰，这些衍射峰与JCPDF(#41-1488)中Bi2O2CO3标准衍射峰一致，说明通过共沉淀法成功制备出镧掺杂的Bi2O2CO3样品。当该前驱体样品经过300℃焙烧，从3％La2O3/Bi2O2CO3-300℃样品的XRD谱图中，除了在2θ＝23.9°、30.3°处观察到强度较弱的Bi2O2CO3特征衍射峰外，还在2θ＝27.9°、31.7°、32.7°、46.2°、46.9°、54.2°、55.5°、57.8°等处观察强度较高的β-Bi2O3特征衍射峰，这些衍射峰与JCPDF(#78-1793)中的β-Bi2O3标准衍射峰一致，说明3％La2O3-Bi2O2CO3-300℃样品中存在着大量的β-Bi2O3和少量的Bi2O2CO3，此结果进一步说明掺镧对于Bi2O2CO3→β-Bi2O3分解反应有一定的抑制作用，但是该方法对Bi2O2CO3→β-Bi2O3分解反应的抑制效果明显低于浸渍法。
实施例2
一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，具体步骤参照实施例1；不同之处仅仅在于步骤4)中，焙烧温度为400℃。该方法制备的样品标记为3％La2O3/Bi2O2CO3-400℃。作为对比，Bi2O2CO3经过400℃焙烧之后的样品标记为Bi2O2CO3-400℃。在图4中Bi2O2CO3-400℃样品的XRD谱图中除了观察到与β-Bi2O3的标准卡片JCPDF(#78-1793)相一致的特征衍射峰外，还在2θ＝25.8°、26.9°、27.4°、33.0°、33.3°、35.0°、46.3°等处观察到强度较高的衍射谱峰，这些衍射峰与α-Bi2O3的标准卡片JCPDF(#71-2274)有很好的对应关系，此XRD结果表明Bi2O2CO3-400℃样品为β-Bi2O3和α-Bi2O3的混合晶相，说明在400℃条件下焙烧，发生了β-Bi2O3→α-Bi2O3晶相转变反应。而在3％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品的XRD谱峰中，只能观察到属于β-Bi2O3的特征衍射峰，说明3％La的掺杂可以有效的抑制β-Bi2O3→α-Bi2O3晶相转变反应。
Bi2O2CO3-400℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品的光催化活性
对于实施例2中Bi2O2CO3-400℃和3％La2O3/Bi2O2CO3-400℃和样品，我们仍然采用光催化降解罗丹明B的实验来考察其光催化活性，光催化降解实验具体参照实施例1中的方法。图5为实施例2中样品的光催化降解率的谱图，从图中可以看出，在光催化剂加入量为0.06g、罗丹明B的体积为60mL(10mg/L)、光照180min的条件下，3％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品对罗丹明B的降解率为73％，Bi2O2CO3-400℃样品的降解率为54％，上述结果表明La的掺入不仅可以使β-Bi2O3在高温条件下稳定存在，同时使β-Bi2O3保持较高的光催化活性。
实施例3
一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，具体包括如下步骤：
1)以摩尔比为1∶10的比例，分别称取Bi(NO3)3·5H2O和Na2CO3，将Bi(NO3)3·5H2O溶于稀硝酸中形成浓度为0.2mol/L的Bi(NO3)3的硝酸溶液，并将Na2CO3加水溶解成浓度为0.7mol/L的Na2CO3溶液，将所述Na2CO3溶液置于50℃的恒温水浴条件下加热10min；
2)将上述Bi(NO3)3的硝酸溶液缓慢滴加入加热后的Na2CO3溶液中，并在50℃恒温水浴条件下反应4h，随后将反应液冷却至室温，经过过滤、洗涤、干燥即得到Bi2O2CO3前驱体样品；
3)将Y(NO3)3·6H2O溶于水中，生成Y(NO3)3溶液；
4)将上述制得的Y(NO3)3溶液作为稳定剂，通过等体积浸渍法将Y(NO3)3溶液滴加到上述制得的Bi2O2CO3前驱体中，其中，Y(NO3)3·6H2O与Bi2O2CO3的质量比为5∶100，浸渍时间18h，接着水浴烘干，烘干期间剧烈搅拌，然后放入烘箱保持60℃过夜，最后在350℃条件下焙烧，得到表面分散有Y(NO3)3的Bi2O2CO3光催化剂，该方法制备的样品标记为5％Y2O3/Bi2O2CO3-350℃。作为对比，Bi2O2CO3经过350℃焙烧之后的样品标记为Bi2O2CO3-350℃。
实施例4
一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，具体步骤参照实施例1；不同之处仅仅在于，La(NO3)3·6H2O/Bi2O2CO3的质量比为10∶100，同时，焙烧温度为400℃。该方法制备的样品标记为10％La2O3/Bi2O2CO3-400℃。在图6中，10％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品除了观察到属于观察到强度较高的Bi2O2CO3的特征衍射峰外，还在27.9°处观察到属于β-Bi2O3的特征衍射峰，说明在400℃焙烧条件下，10％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品只有部分Bi2O2CO3发生了Bi2O2CO3→β-Bi2O3的分解反应，此结果进一步验证了La的掺入对于Bi2O2CO3→β-Bi2O3的分解反应的抑制作用，同时也说明了随着La掺入量的增大，对于Bi2O2CO3→β-Bi2O3分解反应的抑制作用越加明显。
10％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品的光催化活性
对于实施例4中10％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品，仍然采用光催化降解罗丹明B的实验来考察其光催化活性，光催化降解实验具体参照实施例1中的方法。图7为实施例4中样品的光催化降解率的谱图，从图中可以看出，在光催化剂加入量为0.06g、罗丹明B的体积为60mL(10mg/L)、光照180min的条件下，10％La2O3/Bi2O2CO3-400℃样品对罗丹明B的降解率为82％，上述结果不仅表明镧的掺杂可以有效的抑制Bi2O2CO3→β-Bi2O3分解反应，而且可以保持其高效的光催化活性。
实施例5
一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，具体步骤参照实施例1；不同之处仅仅在于将步骤4)中所述的La(NO3)3换成Y(NO3)3，其他步骤同实施例1，得到3％Y2O3/Bi2O2CO3-300℃样品。
实施例6
一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，具体步骤参照实施例1；不同之处仅仅在于将步骤4)中所述的La(NO3)3换成Y(NO3)3，且焙烧温度为400℃，其他步骤同实施例1，得到3％Y2O3/Bi2O2CO3-400℃样品。
通过实验XRD结果可以看出，Y的掺入同样可以有效的抑制Bi2O2CO3→β-Bi2O3分解反应的发生，使Bi2O2CO3在高温条件下保持稳定。对实施例5和实施例6所制备的样品进行光催化降解试验，具体如图8所示，由图8可以看出具有较高的光催化活性，实施例5所制得的样品的光催化降解率达到91％。
对比例2
Bi2O2CO3的制备方法参照对比例1，不同之处在于将步骤(1)中所述的La(NO3)3·6H2O换成Y(NO3)3·6H2O，其他步骤同对比例2。该方法制备的样品标记为3％Y2O3-Bi2O2CO3-300℃。得到的3％Y2O3-Bi2O2CO3-300℃通过实验XRD结果可以看出，具体如图9所示，样品中含有大量的β-Bi2O3和少量Bi2O2CO3。此结果共沉淀掺Y对于Bi2O2CO3→β-Bi2O3有一定的抑制作用，但是该方法的实施效果明显低于浸渍法。
综上所述，按本发明制备的Bi2O2CO3光催化剂，只要在其中添加少量的稳定剂，就可以在高温下稳定Bi2O2CO3，并且保持其较高的光催化降解有机污染物的效率，操作简单易行，说明本发明具有良好的应用前景。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，其保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：称取Bi(NO3)3·5H2O，以及相对过量的Na2CO3，将Bi(NO3)3·5H2O溶于硝酸中形成Bi(NO3)3的硝酸溶液，并将Na2CO3加水溶解成Na2CO3溶液，将所述Na2CO3溶液置于50-80℃的恒温水浴条件下加热；
S2：将S1中Bi(NO3)3的硝酸溶液缓慢滴加入加热后的Na2CO3溶液中，并在50-80℃恒温水浴条件下反应2-12h，随后将反应液冷却至室温，经过过滤、洗涤、干燥即可得到Bi2O2CO3前驱体；
S3：将X(NO3)3·6H2O溶于水中，生成X(NO3)3溶液，其中，X为金属Y或La；
S4：将S3制得的X(NO3)3溶液作为稳定剂，将X(NO3)3·6H2O与S2制得的Bi2O2CO3前驱体以质量比为1-5∶100的比例进行浸渍，浸渍时间12-24h，随后过滤，干燥，在250-400℃条件下焙烧，得到表面分散有X2O3的Bi2O2CO3光催化剂。
2.根据权利要求1所述的在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，其特征在于，S1中，所述Bi(NO3)3·5H2O和所述Na2CO3的摩尔比为1∶6-15。
3.根据权利要求2所述的在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，其特征在于，S1中，所述Bi(NO3)3·5H2O和Na2CO3的摩尔比为1∶8-10。
4.根据权利要求1所述的在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，其特征在于，S1中，所述Bi(NO3)3的硝酸溶液的浓度为0.2-2mol/L。
5.根据权利要求4所述的在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，其特征在于，S1中，所述Na2CO3溶液的浓度为0.7-1.2mol/L。
6.根据权利要求1所述的在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，其特征在于，S4中，焙烧温度为300-350℃。
7.根据权利要求1所述的在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，其特征在于，S4中，所述X(NO3)3·6H2O与Bi2O2CO3的质量比为3∶100。
8.根据权利要求7所述的在高温下稳定Bi2O2CO3的方法，其特征在于，S4中，所述X(NO3)3溶液与所述Bi2O2CO3前驱体等体积浸渍。
CN201610447269.3A 2016-06-09 2016-06-09 一种在高温下稳定Bi2O2CO3的制备方法 Expired - Fee Related CN106186061B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610447269.3A CN106186061B (zh) 2016-06-09 2016-06-09 一种在高温下稳定Bi2O2CO3的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610447269.3A CN106186061B (zh) 2016-06-09 2016-06-09 一种在高温下稳定Bi2O2CO3的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106186061A true CN106186061A (zh) 2016-12-07
CN106186061B CN106186061B (zh) 2019-01-18

Family

ID=57461321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610447269.3A Expired - Fee Related CN106186061B (zh) 2016-06-09 2016-06-09 一种在高温下稳定Bi2O2CO3的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106186061B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108745393A (zh) * 2018-04-28 2018-11-06 西安前沿材料研究院有限公司 一种铋-碳酸氧铋异质结构光催化材料及其制备方法
CN111185202A (zh) * 2020-03-18 2020-05-22 辽宁石油化工大学 一种三维花状Bi12O17Cl2光催化剂的制备方法
CN111450859A (zh) * 2020-05-12 2020-07-28 重庆工商大学 一种La掺杂(BiO)2CO3光催化剂及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102671683A (zh) * 2012-05-14 2012-09-19 杭州曼奇环保科技有限公司 一种纳米片自组装C掺杂(BiO)2CO3微球可见光催化剂的制备方法
CN104229883A (zh) * 2014-09-24 2014-12-24 浙江大学 一种碳酸氧铋微米片的制备方法及其产品
CN104998671A (zh) * 2015-06-03 2015-10-28 河南师范大学 一种负载型Bi2O2CO3光催化剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102671683A (zh) * 2012-05-14 2012-09-19 杭州曼奇环保科技有限公司 一种纳米片自组装C掺杂(BiO)2CO3微球可见光催化剂的制备方法
CN104229883A (zh) * 2014-09-24 2014-12-24 浙江大学 一种碳酸氧铋微米片的制备方法及其产品
CN104998671A (zh) * 2015-06-03 2015-10-28 河南师范大学 一种负载型Bi2O2CO3光催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOCHAO ZHANG ET AL.: "Facile composition-controlled preparation and photocatalytic application of BiOCl/Bi2O2CO3 nanosheets", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 *
杨迎春 等: "La掺杂Bi2O3的制备、表征与可见光催化活性", 《化学学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108745393A (zh) * 2018-04-28 2018-11-06 西安前沿材料研究院有限公司 一种铋-碳酸氧铋异质结构光催化材料及其制备方法
CN108745393B (zh) * 2018-04-28 2021-03-16 西安前沿材料研究院有限公司 一种铋-碳酸氧铋异质结构光催化材料及其制备方法
CN111185202A (zh) * 2020-03-18 2020-05-22 辽宁石油化工大学 一种三维花状Bi12O17Cl2光催化剂的制备方法
CN111185202B (zh) * 2020-03-18 2022-11-29 辽宁石油化工大学 一种三维花状Bi12O17Cl2光催化剂的制备方法
CN111450859A (zh) * 2020-05-12 2020-07-28 重庆工商大学 一种La掺杂(BiO)2CO3光催化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106186061B (zh) 2019-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vequizo et al. Trapping-induced enhancement of photocatalytic activity on brookite TiO2 powders: comparison with anatase and rutile TiO2 powders
Asahi et al. Nitrogen-doped titanium dioxide as visible-light-sensitive photocatalyst: designs, developments, and prospects
Hu et al. Effects of substitutional dopants on the photoresponse of a polyoxotitanate cluster
Zheng et al. Luminescence and photocatalytic activity of ZnO nanocrystals: correlation between structure and property
Etacheri et al. Highly visible light active TiO2− x N x heterojunction photocatalysts
Pouretedal et al. Photocatalytic activity of mixture of ZrO2/SnO2, ZrO2/CeO2 and SnO2/CeO2 nanoparticles
Periyat et al. One-pot synthesis of anionic (nitrogen) and cationic (sulfur) codoped high-temperature stable, visible light active, anatase photocatalysts
Li et al. Preparation of TiO2 anatase nanocrystals by TiCl4 hydrolysis with additive H2SO4
CN102380367B (zh) 高可见光活性混晶型BiVO4光催化剂的控制合成方法
Rahmani et al. A Facile Sol–Gel Process for Synthesis of ZnWO 4 Nanopartices with Enhanced Band Gap and Study of Its Photocatalytic Activity for Degradation of Methylene Blue
CN107497457B (zh) 一种Bi3O4Cl0．5Br0．5固溶体光催化剂及其制备和应用
Timmaji et al. Solution combustion synthesis of BiVO4 nanoparticles: effect of combustion precursors on the photocatalytic activity
Hernández-Uresti et al. Photocatalytic properties of PbMoO 4 synthesized by co-precipitation method: organic dyes degradation under UV irradiation
CN106186061A (zh) 一种在高温下稳定Bi2O2CO3的方法
Hara et al. Band structure controls of SrTiO3 towards two-step overall water splitting
Zou et al. Highly efficient and stable hydrogen evolution from water with CdS as photosensitizer—A noble-metal-free system
Xia et al. Polyacrylamide gel synthesis and photocatalytic performance of PbBiO2Br nanosheets
Ding et al. Structural phase-transition in CeVO4 nanobelts by P-doping enables better levofloxacin photocatalysis
Zhang et al. Stable heteropolyoxotitanate nanocluster for full solar spectrum photocatalytic hydrogen evolution
Silva et al. Morphological evolution and visible light-induced degradation of Rhodamine 6G by nanocrystalline bismuth tungstate prepared using a template-based approach
CN105107538B (zh) 一种硫氮掺杂TiO2光催化剂的制备方法
Lee et al. Synthesis of characterization of ZnxTiyS and its photocatalytic activity for hydrogen production from methanol/water photo-splitting
Tantraviwat et al. Enhanced photoactivity and selectivity over BiOI-decorated Bi2WO6 microflower for selective oxidation of benzylamine: Role of BiOI and mechanism
Gao et al. Polymeric iodoargentate hybrids incorporating octakis-or heptakis-solvated lanthanide complexes: syntheses, crystal structures, and photocatalysis
Li et al. High efficiency pn constructed photocatalysts based on exposed (040) crystal planes of BiVO4

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190118

Termination date: 20190609

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee