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1、纳米氧化铋的制备及应用姓名：吕青云学号：6100311245班级：电气信息Ⅱ类115班摘要:综述了纳米氧化铋的发展研究现状,并介绍了近年来发展起来的几种纳米氧化铋的制备方法(如固相反应法、沉淀法、水解法、溶胶2凝胶法、喷雾燃烧法、微乳液法、多羟基醇法等)及纳米氧化铋的电子功能材料、燃速催化剂、光催化降解材料、光学材料、医用复合材料、防辐射材料等主要应用.关键词氧化铋纳米制备应用钼酸铋水热合成可见光光催化Bi2O3是一种重要的功能材料,主要以A、B、C和R4种品型存在.晶型不同,应用不同[1].氧化铋的应用非常广泛,它不仅是良好的有机合成催化剂、陶瓷着
2、色剂、塑料阻燃剂、药用收敛剂、玻璃添加剂、高折光玻璃和核工程玻璃制造以及核反应堆的燃料,而且是电子行业中一种重要的掺杂粉体材料[2～4].纳米氧化铋除了具有一般粒度(1～10Lm)的氧化铋粉末的性质和用途外,由于粒度更细,可用于对粒度有特殊要求的场合[5],如无机颜料、光学材料、电子材料、超导材料、特殊功能陶瓷材料、阴极射线管内壁涂料等.近年来,已采用了多种方法制备纳米Bi2O3(固相反应法、沉淀法、溶胶2凝胶法、喷雾燃烧法等)并将其应用于不同领域,取得了良好的效果.对纳米Bi2O3制备方法及应用的探索已引起了国内外研究人员的广泛兴趣.本文将根据近年
3、来的相关文献报导,从制备方法和应用2个方面对纳米氧化铋予以介绍,旨在为进一步拓展其制备方法及应用研究提供借鉴.1.纳米Bi2O3的制备方法纳米氧化铋的制备方法有很多种,大致分为固相法和液相法.1.1固相法固相法是比较传统的粉末制备工艺,用于粗颗粒微细化.目前制备纳米氧化铋采用的是固相反应法.该法使2种或几种反应性固体在室温或低温下混合、研磨或再煅烧,得到所需纳米粉体.在固相反应制备纳米Bi2O3的过程中,将Bi(NO3)3·5H2O和NaOH混合均匀,加入适量的分散剂,充分研磨,再经60℃恒温水浴,洗涤和真空干燥,即得纳米Bi2O3,颗粒呈多边形,平
4、均粒径约60nm.另有报道,将Bi(NO3)3·5H2O与NaOH或82羟基喹啉按1∶3摩尔比混合后,经研磨,洗涤及适当的热处理,也得到了粒径分别为10nm和50nm的纳米级氧化铋.运用该法制备纳米Bi2O3,其制备工艺简单、无污染或污染较少,产率高,能耗低,但也存在着所得粉体易结团,且粒度分布不均、易引入杂质等问题.然而,对于粒度及纯度要求不是很高的应用领域,该法不失为一种经济有效的工业化生产方法.1.2液相法液相法是目前实验室和工业上应用最为广泛的制备纳米粉体的方法.按照反应的不同原理和环境又可以分为沉淀法、水解法、喷雾法、水热合成法、微乳液法、
5、溶胶2凝胶法、冷冻干燥法及辐射化学合成等方法.下面是目前已成功制备出纳米氧化铋的几种液相制备方法.1.2.1 沉淀法沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂,使得原料溶液中的阳离子形成各种形式的沉淀物,然后再经过洗涤、干燥、热分解等工艺过程而得到纳米粉料的方法.纳米氧化铋的制备采用的是直接沉淀法,例如,采用弱碱液相沉淀2灼烧法,通过添加一定比例的分散剂和有机络合剂,制得了纯度高(99.9%以上),粒度小,均匀性好(平均粒度可达0.02Lm)的纳米氧化铋[8].此法的优点是,通过溶液中的各种化学反应可直接得到化学成分均一的超微粉体,操作简单,生产成本低,产
6、物纯度高.该法也是目前工业化生产纳米粉体的最主要的应用方法.1.2.2 水解法利用金属的氯化物、硫酸盐、硝酸盐溶液通过胶体化的手段合成超微粉是人们熟知的制备金属氧化物或水合金属氧化物的方法.最近,通过控制水解条件来合成单分散球形超微粉的方法,广泛地应用于新材料的合成中.有报道用二步水解法[9]通过添加剂进行改性直接制备出纳米氧化铋微粒,粒径在50～70nm之间.该法的优点在于:第一步水解后过滤,除去了硝酸铋溶液可能带来的金属杂质离子(Bi3+水解的pH值很低,其他金属离子仍留在溶液中),而且由于降低了溶液中硝酸根的浓度,使硝酸氧铋转化为氧化铋所需的p
7、H值降低.该法虽然多了一次过滤操作,但是可以减少碱的消耗,提高纯度,降低成本;另外,由于该法直接在溶液中实现了纳米Bi2O3的制备,从而避免了由前驱体高温煅烧而引起的颗粒变大.1.2.3 溶胶2凝胶法溶胶2凝胶技术是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化,再经热处理而成氧化物或其他化合物固体的方法.该方法原材料在分子级水平上混合,混合高度均匀,材料的合成温度低,材料组成容易控制,制作设备简单.文献中以Bi(OR)3作前驱体,通过Sol2Gel法合成了Bi2O3多晶粉末,最后得到的氧化铋微粉近似为球形,粒度范围为60～120nm.但该法的主要
8、问题是原料成本高,如能降低成本,该法将具有极强竞争力.此外,以乙二醇为溶剂,Bi2NO3作原材料,通过溶胶2
