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三氧化二铋的制备方法
 

    目前,三氧化二铋的制备方法主要有化学沉淀法、溶剂热法\胶一凝胶法、微乳法、水热合成法、雾化一燃烧法、固相室温法、等离子体法等、硝酸铋煅烧法、化学气相沉积法、金属有机物化学气相沉乖、金属氧化一气相沉积。不同的方法,控制不同的条件,可得到不同形貌的Bi2O3。

    1. 化学沉淀法

    三氧化二铋传统制备方法是直接沉淀法,过程如下:先把固体铋盐制成溶液,然后加入沉淀剂和一定量的分散剂或络合剂,经过滤、洗涤、干燥之后得到前驱体,将前驱体在一定温度下焙烧来制取Bi2O3粉体。

    1)用强碱作沉淀剂,发生如下反应:

    在反应过程中,随着沉淀剂的加入,除了生成Bi(OH)3外,可能会出现BiONO2、Bi(OH)2+和BiOi等前驱体。用该法制得的为单斜相的三氧化二铋,粒径在3039nm之间。

    2)用弱碱(如氨水)作沉淀剂

    称取5.0gBi(NO3)3溶解于60mL含有1.0g水溶性淀粉的水溶液中,在磁力搅拌下缓慢滴加10%的氨水溶液,调节pH值为l1~12,生成黄绿色的Bi(OH)3前驱体。将其转移致高压釜中,密封,180℃下反应12h后,自然冷却至室温。离心分离,沉淀物用实验用水洗涤数次,在80cC下烘l0h,得氧化铋粉末。研磨,分别在300~C和700cI=的马弗炉中,焙烧4h,取出后继续研磨,直至研磨到纳米级三氧化二铋粉末。

    2.溶剂热法

    称取0.485g的Bi(NO)3·5H2O于锥形瓶中,加9mllmol·L~HNO3,在室温下搅拌溶解,加入一定量的丙酮、庚烷和油酸,磁力搅拌10rain后,在磁力搅拌下,逐渐滴加氢氧化钠溶液,调节至不同的pH值,待反应结束后,常温下搅拌10min后,离心后经反复水洗、醇洗,干燥、焙烧。当用NaOH为沉淀剂,其反应如下:

    3.水热法

    水热法是以水为介质,在高温高压的条件下,在密封且耐高压力的容器中合成材料的一种方法,与传统的固相反应法、沉淀法、溶胶一凝胶法相比,其优点是合成的粉体具有晶粒形态可控、团聚程度轻、结晶性好和污染少等。用水热法可以得到三氧化二铋晶须,它是一种极细的纤维状单晶体,具有密度低、熔点高和模量高等特点。称取一定量分析纯的Bi(NO3)3·5HO和分析纯KOH加入带聚四氟乙烯内衬的反应釜中,再加入去离子水至反应容器容积的80%。在一定的温度和保温时间下进行水热反应,经过去离子水和无水乙醇洗涤,再经80℃烘干,得到三氧化二铋粉体。

    4. 电化学合成法

    通常制备三氧化二铋需在高温下进行,用电化学合成法可在常温下制备。以金属铋为阳极,以氢氧化钠溶液作为电解,在阴极上产生超细活性金属铋,用该金属铋与氢氧化钠溶液(加入适量的丙三醇)反应,在常温下成功制备稳定的一三氧化二铋。

    5. 微乳法

    配制溶液A:0.023mol·L的十二烷基苯磺酸钠。配制溶液B:称取4.9gBi(NO3)·5H2O,加入少量水,滴加浓HNO3,至溶液澄清,定容至50mL。量取溶液A、溶液B和甲苯溶液混匀,在搅拌下滴加NH·H2O形成微乳液,静置分层,分离水相和有机相,水相用甲苯萃取两次,把甲苯层并入有机相中,把有机相回流除去其中的水分,减压蒸馏所形成的Bi2O3有机溶胶,烘干,经不同温度焙烧。得到以Bi2O3为主的产品。微乳法属于液相法,这种方法会产生废水,通常要进行后处理,干燥时易收缩、团聚,表面不易处理干净,产生的废水对环境造成污染。

    6. 铋蒸气氧化法制备氧化铋纳米粉体

    用铋蒸气氧化法制备纳米氧化铋时,为了克服熔体优先氧化,致使无法得到氧化铋粉体的缺陷,可通过加入助剂,用电阻丝在l140~I热金属铋,使金属铋蒸发、气相氧化,制备得到纯的三氧化二铋。氧化铋粉体。通过x一衍射线变宽效应的测定及计算,得到平均粒径为33.7nm的粉体。通过扫描电子显微镜对粉体的形貌进行观察:粉体为大小均匀的球形。助剂的加入能使铋蒸发速度明显加快。

    该方法的优点:工艺流程简单、对设备要求不高、不产生环境污染、得到的产品纯度高。生成氧化铋的反应完全充分,产品不含金属杂质。

    7. 低温固相法

    目前,在低温下制备三氧化二铋已有很大突破。把草酸铋热分解,得到了纯三氧化二铋。采用模板法在空气中氧化铋纳米管制备三氧化二铋,纳米管,但要储存在无水乙醇中以避免转换为碳酸氧铋。

    8. 溶胶一凝胶法

    聚丙烯酰胺凝胶法已经被用于三氧化二铋,的制备中。受乙二醇和水的体积比为2:1的混合液体为溶剂,li配制成浓度为0.2mol·L备用。按照Bi3+:柠檬酸:葡萄糖=1:1:2的摩尔比,在搅拌下依次加入柠檬酸和葡萄糖,再加人总质量的10%的丙烯酰胺单体及交联剂N,N一亚甲基双丙烯酰胺,其中交联剂的用量为单体质量的10%,全部溶解后升温到50℃,当反应溶液转变为凝胶后停止反应并冷却。将所得凝胶研碎干燥,于650%焙烧5h得Bi2O3产品。该方法制备的三氧化二铋,为单斜相,其它晶相的杂质含量少。

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