钨酸铋微纳米结构的调控合成及性能研究

• 作 者: 陈磊
• 机 构: 青岛科技大学
• 出 处: 青岛科技大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 钨酸铋 纳米结构 空心球 调控合成 催化特性

作为一种新型的可见光催化材料，Bi₂WO₆的禁带宽度只有2.75eV，由于其在太阳能利用、新能源开发以及环保方面的潜在应用价值，引起了研究人员越来越多的关注。纳米材料的形貌尺寸对其性能有重大的影响，所以开发各种形貌的Bi₂WO₆纳米材料，进而提高其催化性能，已成为Bi₂WO₆研究的重点。本文以反应原料Bi（NO₃）3的水解产物为Bi源模板，采用混合溶剂热法，成功制备出Bi₂WO₆纳米空心球，Bi₂WO₆微米片以及Bi₂WO₆六方片，利用透射电镜、扫描电镜、X-射线衍射、紫外-可见光谱以及电化学测试等手段，研究了各种实验条件对产物结构、形貌的影响规律以及各种形貌Bi₂WO₆材料的形成机理。研究结果表明：1) Bi（NO₃）3水溶液陈化30min，形成的Bi源模板形貌为20-30μm、宽和高为2μm左右的微米长方体。以此为模板，在醇水比为10:1混合溶剂中，100℃下反应10h，可以得到尺寸在5-10μm、厚度100-200nm的长方形片状Bi₂WO₆；2) Bi（NO₃）3溶液在醇水比为10:1混合溶剂中形成30-50nm的Bi源前躯体纳米球，以此为模板，在反应温度100℃、反应时间10h的实验条件下，可以得到粒径尺寸30-50nm，壳厚10nm左右，分散性较好的Bi₂WO₆纳米空心球；3)醇水比为10:3时，Bi源前躯体为尺寸在0.5μm左右，厚度在100nm左右的规整六方片，以此为模板，在反应温度100℃、反应时间10h的实验条件下，可得到500nm左右，厚度为100nm的六方片状Bi₂WO₆；4)上述形貌Bi₂WO₆微结构均以Bi源前躯体为牺牲模板，在混合溶剂中通过界面反应合成；系统研究了反应物浓度、醇水比、反应温度、反应时间对Bi₂WO₆结构形貌的影响；这些微结构在光电化学测试中均表现出较好的光催化性能。本论文的创新之处在于：1)采用牺牲模板法在醇水混合溶剂中制备了粒度均匀的钨酸铋纳米空心球；2)提出了以硝酸铋水解产物为牺牲模板，通过界面反应制备不同形貌钨酸铋纳米结构的调控合成新方法。