一种快速制备多种形貌BiFeO3光催化剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速制备多种形貌BiFeO3光催化剂的方法，属于光催化剂材料制备工艺技术领域。本发明专利技术采用Bi(NO3)3·5H2O和FeCl3·6H2O为原料，称取适量的原料溶于丙酮中，加入适量去离子水，再逐滴加入浓氨水调节pH值，将析出的红褐色沉淀高速离心分离，加入一定质量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和NaOH配置成溶液，充分搅拌均匀后移入不锈钢高温反应釜，加热至180℃并保持72小时。自然冷却至室温后，收集沉淀并用去离子水和无水乙醇清洗，干燥后即可获得BiFeO3光催化剂。在可见光照射下降解有机染料甲基橙(MO)溶液，该催化剂表现出较好的光催化活性。本发明专利技术具有制备工艺简单，成本低，污染小等优点。

A method for rapid preparation of various morphologies of BiFeO3 photocatalysts

The invention discloses a method for rapid preparation of a variety of morphologies BiFeO3 photocatalyst, which belongs to the technical field of the preparation of photocatalyst materials. The invention adopts the Bi (NO3) 3 - 5H2O and FeCl3 - 6H2O as raw materials, take an appropriate amount of raw materials dissolved in acetone, adding deionized water, and then by the dropwise addition of concentrated ammonia to adjust the pH value, the precipitation of red brown precipitation centrifugation, adding a certain quality of polyvinylpyrrolidone (PVP) and the NaOH configuration solution, stir evenly into the stainless steel high temperature reactor, heated to 180 DEG C and kept for 72 hours. After natural cooling to room temperature, the precipitation was collected and cleaned with deionized water and anhydrous ethanol. The BiFeO3 photocatalyst could be obtained after drying. The organic dye methyl orange (MO) solution was degraded under visible light, and the catalyst showed good photocatalytic activity. The invention has the advantages of simple preparation process, low cost, small pollution and the like.

【技术实现步骤摘要】
一种快速制备多种形貌BiFeO3光催化剂的方法
本专利技术涉及一种快速制备多种形貌BiFeO3光催化剂的方法，属于光催化剂制备工艺

技术介绍
作为一种典型的多铁材料，钙钛矿型铁酸铋(BiFeO3)由于其独特的物理性质和潜在的实际应用，引起研究者们的广泛兴趣。BiFeO3在室温下同时具有铁电和铁磁序，因此早期研究者们更关注其多铁特性。后来的研究发现，其具有合适的禁带宽度(～2.2eV)和优异的化学稳定性，BiFeO3的研究逐步拓展到光学等其他领域。不同晶面暴露的材料，其光学特性有可能不同。为了获得不同倾向性的晶面暴露，纳米材料的形貌可控制备成为热点研究内容之一。采用各种改进的制备手段，合成形貌各异的BiFeO3纳米材料，从而获得更好的电学和光学性能。由于空间几何效应，纳米材料的可控制备越来越表现出其重要性。因此，控制BiFeO3纳米粒子的尺寸大小和形貌特征对其磁学、电学、光学和催化性质等均起着决定性的影响。制备纯相的BiFeO3材料仍然充满挑战，往往产生Bi2Fe4O9，Bi25FeO40等杂相，杂相的存在将影响这个材料的电学和磁学性质。相对而言，水热法是制备均一形貌的纳米结构比较常见的方法。采用不同的反应条件，比如加入适量的矿化剂和表面活性剂，能有效的控制晶体成核与生长。尽管已经有很多研究关注于BiFeO3的形貌控制和表征，但是还是很有必要去合成不同形状和尺寸的BiFeO3纳米结构，以获得更好的与形貌和尺寸依赖的物理、化学性质和广泛的实际应用。
技术实现思路
技术问题：本专利技术要解决的问题在于提供一种快速制备多种形貌BiFeO3光催化剂的方法，本制备工艺简单、可控性强，便于获得性能良好的BiFeO3光催化剂。技术方案：本专利技术合成多种形貌BiFeO3光催化剂的制备方法具体为：称取适量的五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和高氯化铁(FeCl3·6H2O)按摩尔比1:1溶于50mL丙酮中，辅以超声。加入去离子水200mL，再逐滴加入浓氨水30mL，将析出的沉淀高速离心分离，并分散于35mL去离子水中，加入0.5gPVP和不同质量的NaOH，将配置好的溶液倒入不锈钢高温反应釜，加热至180℃并保持72小时。自然冷却至室温后，收集沉淀并用去离子水和无水乙醇清洗，干燥后即可获得。附图说明图1是本专利技术的BiFeO3光催化剂的XRD图谱。图2是本专利技术的BiFeO3光催化剂的SEM图谱和催化降解曲线，其中(a)NaOH为0.8g，(b)NaOH为3.2g，(c)NaOH为6.4g，(d)催化降解曲线。具体实施方式下面结合实施实例和有关图表对本专利技术进行详细阐述，但本专利技术不限于所给实例：(1)按摩尔比1:1分别称取2.425g五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和1.352g高氯化铁(FeCl3·6H2O)加入到50mL含量为99.8％的丙酮中，超声30分钟，获得淡黄色悬浊液。(2)缓慢加入去离子水200mL，再逐滴加入浓氨水30mL，调节溶液的pH值约为11，同时进行持续搅拌。(3)将析出的红褐色沉淀高速离心分离，用去离子水多次清洗至pH值为中性。再将红褐色沉淀分散于35mL的去离子水中。(4)加入0.5g的PVP和0.8g的NaOH，并持续搅拌。(5)将配置好的溶液倒入特氟龙里衬的不锈钢高温反应釜，加热至180℃并保持72小时。自然冷却至室温后，收集沉淀并用去离子水和无水乙醇各清洗三遍，80℃下干燥5小时，即可获得BiFeO3光催化剂产物。图1为所制备的BiFeO3光催化剂的XRD图谱，从图中可以看出样品的结晶度良好，没有杂相，PDF标准卡为：86-1518。图2(a-c)为样品的SEM图谱，图2(a)中NaOH为0.8g，样品呈现出米粒型外貌，图2(b)中NaOH为3.2g，样品呈现出小方块外貌，图2(c)中NaOH为6.4g，样品呈现出薄片状外貌，尺寸均在纳米量级，形貌比较均一，分散性较好。图2(d)为薄片状样品的光催化降解曲线，在180分钟的可见光照射下，样品降解甲基橙溶液达70％，催化性能较好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速制备多种形貌BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)原料为五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O）和高氯化铁（FeCl3·6H2O），按摩尔比1:1分别称取2.425 g和1.352 g加入到50 mL含量为99.8%的丙酮中，超声30分钟，获得淡黄色悬浊液；(2)缓慢加入去离子水200 mL，再逐滴加入浓氨水30mL，调节溶液的pH值，持续搅拌30分钟；(3)将析出的红褐色沉淀高速离心分离，用去离子水多次清洗至pH值为中性；再将红褐色沉淀分散于35mL的去离子水中；(4)加入0.5 g的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和不同质量的NaOH，并持续搅拌；(5)将配置好的溶液倒入特氟龙里衬的不锈钢高温反应釜，加热至180°C并保持72小时；自然冷却至室温后，收集沉淀并用去离子水和无水乙醇各清洗三遍，80°C下干燥后获得。

【技术特征摘要】
1.一种快速制备多种形貌BiFeO3光催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)原料为五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O）和高氯化铁（FeCl3·6H2O），按摩尔比1:1分别称取2.425g和1.352g加入到50mL含量为99.8%的丙酮中，超声30分钟，获得淡黄色悬浊液；(2)缓慢加入去离子水200mL，再逐滴加入浓氨水30mL，调节溶液的pH值，持续搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴福，李琳，毛巍威，张健，楚亮，李兴鳌，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32