一种BIPOSUB4/SUB纳米棒及其制备方法与应用.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210369293.1	申请日：	2012.09.27
公开号：	CN102872888A	公开日：	2013.01.16
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):B01J 27/18申请日:20120927\|\|\|公开
IPC分类号：	B01J27/18; B01J35/02; B01J37/03; C02F1/32	主分类号：	B01J27/18
申请人：	清华大学
发明人：	朱永法; 朱艳艳; 刘艳芳; 吕艳辉
地址：	100084 北京市100084信箱82分箱清华大学专利办公室
优先权：
专利代理机构：	北京纪凯知识产权代理有限公司 11245	代理人：	关畅
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内容摘要

本发明提供了一种BiPO4纳米棒及其制备方法与应用。一种BiPO4纳米棒的制备方法，包括如下步骤：将Bi(NO3)3·5H2O和NaH2PO4·2H2O加入去离子水中进行反应，所得沉淀物即为所述BiPO4纳米棒。利用本发明的方法制备出的具有单斜相独居石和六方相混晶结构的BiPO4具有较好的紫外光催化活性，对MB液相降解速率达到了水热法制备BiPO4降解活性；在整个制备方法中，原料价廉、工艺简单、制备温度低，有效降低了产品成本，适合工业化大生产，具有很高的实用价值和应用前景。

权利要求书

权利要求书一种BiPO4纳米棒的制备方法，包括如下步骤：
将Bi(NO3)3·5H2O和NaH2PO4·2H2O加入去离子水中进行反应，所得沉淀物即为所述BiPO4纳米棒。
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：Bi(NO3)3·5H2O与NaH2PO4·2H2O的摩尔份数比为1：（1~10）。
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述反应的pH值为1.0~7.0之间，且不为7.0。
根据权利要求1‑3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述反应的时间为24~72h，反应的温度为70~100℃。
根据权利要求1‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述反应的溶剂比为：每1mol所述Bi(NO3)3·5H2O需要（24~360）L去离子水。
权利要求1‑5中任一项所述方法制备的BiPO4纳米棒。
权利要求6所述的BiPO4纳米棒在作为光催化剂中的应用。

说明书

说明书一种BiPO4纳米棒及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种BiPO4纳米棒及其制备方法与应用，属于光催化材料技术领域。
背景技术
光催化在环境净化和能源利用方面具有重要前景，是物理化学研究的热点。由于TiO2为基础的光催化剂存在着光生电子—空穴复合率高、吸收光谱窄等制约因素，对其改性处理并没有取得突破性的进展。目前，寻求新型、高效的复合氧化物光催化剂引起了一定的关注。其中非金属含氧酸盐作为新型光催化剂具有结构稳定、结晶性好、电子—空穴复合率低、光腐蚀性小、诱导效应大等优点，是比较具有潜力的一类光催化剂。BiPO4是一种非常广泛的功能性材料，被广泛应用于分离鎇、钚、镎、铀等放射性元素、烷烃的选择性催化氧化、玻璃的改性处理，前期工作证明BiPO4具有良好的紫外光催化活性。BiPO4存在三种晶相结构：六方相、单斜相独居石和单斜相，结构较稳定和光催化活性最好的是单斜相独居石结构。BiPO4制备方法主要有四类：（一）是固相制备、高温熔盐法或熔盐提拉法；（二）是气相沉淀法；（三）是超声辐照法；（四）是水热法。其中方法（一）制备的是块状具有激光和非线性光学特性的BiPO4晶体，不适合做光催化剂材料使用；方法（二）的反应前驱体为Bi[Se2P(OiPr)2]3，不是常用化学试剂，且反应在真空炉中需要减压高温环境；方法（三）虽具备反应温度低、反应时间短的优点，但只能制备出具有六方相结构的BiPO4；方法（四）可以制备出尺寸较小的BiPO4纳米棒，调控反应温度和初始物比例可以制备出三种晶相结构，但该方法制备量太少、需要高温高压环境，对于此催化剂的实际应用有很大的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种BiPO4纳米棒及其制备方法与应用，解决了传统制备方法中变压环境、高温、单次制备量少的缺点，为BiPO4的工业化生产和实际应用建立良好的技术基础，本发明提供的具有单斜相独居石和六方相混晶结构（比例约为5:1）的BiPO4具有较好的紫外光催化活性。
本发明所提供的一种BiPO4纳米棒的制备方法，包括如下步骤：
将Bi(NO3)3·5H2O和NaH2PO4·2H2O加入去离子水中进行反应，所得沉淀物即为所述BiPO4纳米棒。
上述的制备方法中，Bi(NO3)3·5H2O与NaH2PO4·2H2O的摩尔份数比可为1：（1~10），具体可为1：1、1：1.5、1：2、1：4、1：5、1：6、1：7或1：10。
上述的制备方法中，所述反应的pH值范围为1.0~7.0之间，且不为7.0。
上述的制备方法中，所述反应的时间可为24~72h，反应的温度为70~100℃。
上述的制备方法中，所述反应的溶剂比可为：每1mol所述Bi(NO3)3·5H2O需要（24~360）L所述去离子水，具体可为24L、36L、72L、120L、180L或240L。
本发明还提供了上述方法制备的BiPO4纳米棒及其作为光催化剂的应用。
利用本发明的方法制备出的具有单斜相独居石和六方相混晶结构的BiPO4具有较好的紫外光催化活性，对MB液相降解速率达到了水热法制备BiPO4降解活性；在整个制备方法中，原料价廉、工艺简单、制备温度低，有效降低了产品成本，适合工业化大生产，具有很高的实用价值和应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的BiPO4的XRD。
图2为实施例2制备的BiPO4的XRD。
图3为实施例3制备的BiPO4的XRD。
图4为实施例4制备的BiPO4的TEM，其中溶剂比为180。
图5为实施例4制备的BiPO4的XRD，其中溶剂比为180。
图6为实施例5制备的BiPO4的在紫外光下光催化降解MB的曲线。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明下述实施例中所使用的反应初始物为市售分析纯Bi(NO3)3·5H2O、NaH2PO4·2H2O，调节pH值用的HNO3和NaOH均为市售，HNO3的质量百分含量为68%，NaOH为分析纯，去离子水为自制。
采用JEM2100透射电镜观察制备的BiPO4的颗粒形貌和尺寸，电子束加速电压为100kV。用德国Bruker D8Advance型X射线衍射仪（Cu靶Kα射线，管电压40kV，管电流20mA），测试制备BiPO4的晶型。
实施例1、调控反应时间制备BiPO4纳米棒
称量24.3g（50mmol）的Bi(NO3)3·5H2O和7.8g(50mmol)的NaH2PO4·2H2O，加入5.0L的三口烧瓶，量取3.6L去离子水加入到三口烧瓶中，然后把磁子装入三口烧瓶。把球形冷凝管接到三口烧瓶一小口上，电加热套的温度传感器从三口烧瓶另一个小口中插入到反应液中，三口烧瓶中间的大口用塞子塞紧。调节电加热套上的磁力搅拌旋钮至800r/min，设置电加热套温控面板的温度为100℃。加热大约30min后，反应液开始沸腾。从反应液沸腾开始计时控制反应时间分别为24h、36h、48h、60h和72h（共做5组试验），反应结束时停止加热和搅拌，反应液在室温下静置冷却后将上层清液倒掉，把下部白色沉淀物转移至500mL烧杯中。加入500mL去离子水搅拌洗涤制备的目标产物，静置一段时间后待洗涤液上下分层明显后，将上层清液倒掉（共洗涤3次）。最后，把盛有目标产物的烧杯放入干燥箱中在120℃下干燥12h，最终白色固体粉末即为制备的BiPO4。
由图1可以看出，反应时间为24h时，制备的BiPO4所有峰为纯相单斜相独居石结构（空间群P21/n,JPCDS 15‑0767），没有任何杂相，晶格常数为a=6.752,b=6.933,c=6.468,β=103.7°,2θ为19.3°、21.5°、25.6°、27.4°、29.4°、31.5°、37.1°的衍射峰分别对应单斜相的（011）、（‑111）、（111）、（200、（120）、（012）和（‑212）晶面，图中还有一些杂峰，是由于存在一些钠等杂质离子形成的。随着反应时间的延长，出现了六方相结构（空间群P3121/n、JPCDS 15‑0766和JPCDS 45‑1370）晶面分别为（101）的特征峰20.1°，六方相结构的量非常微小，几乎可以忽略不计。
实施例2、调控Bi3+/PO43‑比例制备BiPO4纳米棒
称量24.3g（50mmol）的Bi(NO3)3·5H2O和39.0g(250mmol)的NaH2PO4·2H2O，Bi3+/PO43‑摩尔比为1:5（固定Bi(NO3)3·5H2O用量为50mmol，调控Bi3+/PO43‑摩尔比例分别为1:1、1:1.5、1:2、1:4、1:5、1:6、1:7和1:10共做8组试验，依据比例不同称量NaH2PO4·2H2O的量分别为7.8g、11.7g、15.6g、31.2g、46.8g、54.6g和78.0g），加入5.0L的三口烧瓶，量取3.6L去离子水加入到三口烧瓶中，然后把磁子装入三口烧瓶。把球形冷凝管接到三口烧瓶一小口上，电加热套的温度传感器从三口烧瓶另一个小口中插入到反应液中，三口烧瓶中间的大口用塞子塞紧。调节电加热套上的磁力搅拌旋钮至800r/min，设置电加热套温控面板的温度为100℃。加热大约30min后，反应液开始沸腾。从反应液沸腾开始计时控制反应时间为48h，反应结束时停止加热和搅拌，反应液在室温下静置冷却后将上层清液倒掉，把下部白色沉淀物转移至500mL烧杯中。加入500mL去离子水搅拌洗涤制备的目标产物，静置一段时间后待洗涤液上下分层明显后，将上层清液倒掉（共洗涤3次）。最后，把盛有目标产物的烧杯放入干燥箱中在120℃下干燥12h，最终白色固体粉末即为制备的BiPO4。
由图2可以看出，在Bi3+/PO43‑比例为1:1～1:2时制备的BiPO4为纯相单斜相独居石结构（空间群P21/n、JPCDS 15‑0767）。在比例为1:4时制备的BiPO4中出现了六方相结构（空间群P3121/n、JPCDS 45‑1370）晶面分别为（100）、（101）和（200）的特征峰14.6°、20.1°和29.5°，随着PO43‑比例的逐渐增大，六方相结构的特征峰逐渐增强，而单斜相独居石结构晶面（‑111）、（200）、（120）的特征峰21.3°、27.1°、29.1°逐渐减弱。在Bi3+/PO43‑比例为1:4～1:7的变化过程中，随着PO43‑比例的提高制备的BiPO4催化剂中六方相结构的成分逐渐增多，当Bi3+/PO43‑比例为1:5时，单斜相独居石结构与六方相结构比例为5:1。
实施例3、调控反应液pH值制备BiPO4纳米棒
称量24.3g（50mmol）的Bi(NO3)3·5H2O和39.0g(250mmol)的NaH2PO4·2H2O，Bi3+/PO43‑摩尔比为1:5，加入5.0L的三口烧瓶，量取3.6L去离子水加入到三口烧瓶中，然后把磁子装入三口烧瓶。调节电加热套上的磁力搅拌旋钮至800r/min，在室温条件下用pHSJ‑4A型pH计测量反应混合液的pH值为2.2，用浓HNO3调节反应混合液pH值为1.0和1.5，用1.0mol/L的NaOH溶液调节反应混合液的pH值为3.0、5.0和7.0（共做6组试验）。反应液pH值调节到合适数值后，把球形冷凝管接到三口烧瓶一小口上，电加热套的温度传感器从三口烧瓶另一个小口中插入到反应液中，三口烧瓶中间的大口用塞子塞紧。设置电加热套温控面板的温度为100℃。加热大约30min后，反应液开始沸腾。从反应液沸腾开始计时控制反应时间为48h，反应结束时停止加热和搅拌，反应液在室温下静置冷却后将上层清液倒掉，把下部白色沉淀物转移至500mL烧杯中。加入500mL去离子水搅拌洗涤制备的目标产物，静置一段时间后待洗涤液上下分层明显后，将上层清液倒掉（共洗涤3次）。最后，把盛有目标产物的烧杯放入干燥箱中在120℃下干燥12h，最终白色固体粉末即为制备的BiPO4。
由图3可以看出，在pH为1.0和1.5条件下制备的BiPO4为纯相单斜相独居石结构（空间群P21/n,JPCDS 15‑0767）。在pH值为2.2时出现六方相结构，随着pH的提高，六方相成分也逐渐增多；当pH为5.0时制备的BiPO4六方相结构的成分大于单斜相独居石结构的成分；在pH为7.0时制备的产物已经不是BiPO4，为碱式磷酸铋Bi3O(PO4)2OH。
实施例4、调控溶剂比制备BiPO4纳米棒
称量4.85g（10mmol）的Bi(NO3)3·5H2O和7.8g(50mmol)的NaH2PO4·2H2O，加入5.0L的三口烧瓶，量取3.6L去离子水加入到三口烧瓶中，此时去离子水体积L与Bi3+摩尔数mol的比值简称溶剂比为360（调控溶剂比240、180、120、72、36、24不同，Bi(NO3)3·5H2O和NaH2PO4·2H2O称量量分别为7.29g和11.7g、9.70g和15.6g、14.55g和23.4g、48.6g和78.0g、72.9g和117.0g，共做7组试验），Bi3+/PO43‑摩尔比恒定为1:5。然后把磁子装入三口烧瓶，把球形冷凝管接到三口烧瓶一小口上，电加热套的温度传感器从三口烧瓶另一个小口中插入到反应液中，三口烧瓶中间的大口用塞子塞紧。调节电加热套上的磁力搅拌旋钮至800r/min，设置电加热套温控面板的温度为100℃。加热大约30min后，反应液开始沸腾。从反应液沸腾开始计时控制反应时间分别为48h，反应结束时停止加热和搅拌，反应液在室温下静置冷却后将上层清液倒掉，把下部白色沉淀物转移至500mL烧杯中。加入500mL去离子水搅拌洗涤制备的目标产物，静置一段时间后待洗涤液上下分层明显后，将上层清液倒掉（共洗涤3次）。最后，把盛有目标产物的烧杯放入干燥箱中在120℃下干燥12h，最终白色固体粉末即为制备的BiPO4。
由图4可以看出，该条件下制备的BiPO4纳米棒的直径小于90nm，长度不超过400nm。
实施例5、BiPO4纳米棒的紫外光催化活性评价
本实施例所用的BiPO4为实施例4制备的产物，其中的溶剂比为180。
量取50mg BiPO4光催化剂与100mL浓度为1.0×10‑5mol/L的亚甲基蓝染料（MB）水溶液在150mL的烧杯中混合，先超声10min，在暗室环境中搅拌10min，使BiPO4在MB溶液中达到吸附‑脱附平衡和分散均匀。然后放置于254nm的紫外光评价装置中进行活性评价，其中稳定时的光强为0.9mW/cm2，每隔5min取样1次（每次取样4.0mL），在12000r/min的转速下离心10min，取上层清液用Hitachi U‑3010紫外‑可见分光光度计测量MB剩余浓度，计算出MB的降解速率，比较制备BiPO4的紫外光催化活性。
上述试验平行进行3次，其催化降解的结果如图6所示，由图6可知，通过3次平行实验结果，本发明制备的BiPO4是非常可控的，且稳定性很好。

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1、(10)申请公布号 CN 102872888 A(43)申请公布日 2013.01.16CN102872888A*CN102872888A*(21)申请号 201210369293.1(22)申请日 2012.09.27B01J 27/18(2006.01)B01J 35/02(2006.01)B01J 37/03(2006.01)C02F 1/32(2006.01)(71)申请人清华大学地址 100084 北京市100084信箱82分箱清华大学专利办公室(72)发明人朱永法朱艳艳刘艳芳吕艳辉(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司 11245代理人关畅(54) 发明名称一种Bi。

2、PO4纳米棒及其制备方法与应用(57) 摘要本发明提供了一种BiPO4纳米棒及其制备方法与应用。一种BiPO4纳米棒的制备方法，包括如下步骤：将Bi(NO3)35H2O和NaH2PO42H2O加入去离子水中进行反应，所得沉淀物即为所述BiPO4纳米棒。利用本发明的方法制备出的具有单斜相独居石和六方相混晶结构的BiPO4具有较好的紫外光催化活性，对MB液相降解速率达到了水热法制备BiPO4降解活性；在整个制备方法中，原料价廉、工艺简单、制备温度低，有效降低了产品成本，适合工业化大生产，具有很高的实用价值和应用前景。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书4页附图3页(19)中华人民共和国国。

3、家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 4 页附图 3 页1/1页21.一种BiPO4纳米棒的制备方法，包括如下步骤：将Bi(NO3)35H2O和NaH2PO42H2O加入去离子水中进行反应，所得沉淀物即为所述BiPO4纳米棒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：Bi(NO3)35H2O与NaH2PO42H2O的摩尔份数比为1：（110）。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述反应的pH值为1.07.0之间，且不为7.0。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述反应的时间为2472h，反应的温度为70100。5.根据权利要求。

4、1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述反应的溶剂比为：每1mol所述Bi(NO3)35H2O需要（24360）L去离子水。6.权利要求1-5中任一项所述方法制备的BiPO4纳米棒。7.权利要求6所述的BiPO4纳米棒在作为光催化剂中的应用。权利要求书CN 102872888 A1/4页3一种 BiPO4纳米棒及其制备方法与应用技术领域0001 本发明涉及一种BiPO4纳米棒及其制备方法与应用，属于光催化材料技术领域。背景技术0002 光催化在环境净化和能源利用方面具有重要前景，是物理化学研究的热点。由于TiO2为基础的光催化剂存在着光生电子空穴复合率高、吸收光谱窄等制约因素。

5、，对其改性处理并没有取得突破性的进展。目前，寻求新型、高效的复合氧化物光催化剂引起了一定的关注。其中非金属含氧酸盐作为新型光催化剂具有结构稳定、结晶性好、电子空穴复合率低、光腐蚀性小、诱导效应大等优点，是比较具有潜力的一类光催化剂。BiPO4是一种非常广泛的功能性材料，被广泛应用于分离鎇、钚、镎、铀等放射性元素、烷烃的选择性催化氧化、玻璃的改性处理，前期工作证明BiPO4具有良好的紫外光催化活性。BiPO4存在三种晶相结构：六方相、单斜相独居石和单斜相，结构较稳定和光催化活性最好的是单斜相独居石结构。BiPO4制备方法主要有四类：（一）是固相制备、高温熔盐法或熔盐提拉法；（二）是气相沉淀法；（。

6、三）是超声辐照法；（四）是水热法。其中方法（一）制备的是块状具有激光和非线性光学特性的BiPO4晶体，不适合做光催化剂材料使用；方法（二）的反应前驱体为BiSe2P(OiPr)23，不是常用化学试剂，且反应在真空炉中需要减压高温环境；方法（三）虽具备反应温度低、反应时间短的优点，但只能制备出具有六方相结构的BiPO4；方法（四）可以制备出尺寸较小的BiPO4纳米棒，调控反应温度和初始物比例可以制备出三种晶相结构，但该方法制备量太少、需要高温高压环境，对于此催化剂的实际应用有很大的局限性。发明内容0003 本发明的目的是提供一种BiPO4纳米棒及其制备方法与应用，解决了传统制备方法中变压环境、。

7、高温、单次制备量少的缺点，为BiPO4的工业化生产和实际应用建立良好的技术基础，本发明提供的具有单斜相独居石和六方相混晶结构（比例约为5:1）的BiPO4具有较好的紫外光催化活性。 0004 本发明所提供的一种BiPO4纳米棒的制备方法，包括如下步骤： 0005 将Bi(NO3)35H2O和NaH2PO42H2O加入去离子水中进行反应，所得沉淀物即为所述BiPO4纳米棒。 0006 上述的制备方法中，Bi(NO3)35H2O与NaH2PO42H2O的摩尔份数比可为1：（110），具体可为1：1、1：1.5、1：2、1：4、1：5、1：6、1：7或1：10。 0007 上述的制备方法中，所述反。

8、应的pH值范围为1.07.0之间，且不为7.0。 0008 上述的制备方法中，所述反应的时间可为2472h，反应的温度为70100。 0009 上述的制备方法中，所述反应的溶剂比可为：每1mol所述Bi(NO3)35H2O需要（24 360）L所述去离子水，具体可为24L、36L、72L、120L、180L或240L。 0010 本发明还提供了上述方法制备的BiPO4纳米棒及其作为光催化剂的应用。 0011 利用本发明的方法制备出的具有单斜相独居石和六方相混晶结构的BiPO4具有较说明书CN 102872888 A2/4页4好的紫外光催化活性，对MB液相降解速率达到了水热法制备BiPO4降。

9、解活性；在整个制备方法中，原料价廉、工艺简单、制备温度低，有效降低了产品成本，适合工业化大生产，具有很高的实用价值和应用前景。附图说明0012 图1为实施例1制备的BiPO4的XRD。 0013 图2为实施例2制备的BiPO4的XRD。 0014 图3为实施例3制备的BiPO4的XRD。 0015 图4为实施例4制备的BiPO4的TEM，其中溶剂比为180。 0016 图5为实施例4制备的BiPO4的XRD，其中溶剂比为180。 0017 图6为实施例5制备的BiPO4的在紫外光下光催化降解MB的曲线。具体实施方式0018 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。 0019。

10、下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。 0020 本发明下述实施例中所使用的反应初始物为市售分析纯Bi(NO3)35H2O、NaH2PO42H2O，调节pH值用的HNO3和NaOH均为市售，HNO3的质量百分含量为68%，NaOH为分析纯，去离子水为自制。 0021 采用JEM2100透射电镜观察制备的BiPO4的颗粒形貌和尺寸，电子束加速电压为100kV。用德国Bruker D8Advance型X射线衍射仪（Cu靶K射线，管电压40kV，管电流20mA），测试制备BiPO4的晶型。 0022 实施例1、调控反应时间制备BiPO4纳米棒 0023 称量24.3g（。

11、50mmol）的Bi(NO3)35H2O和7.8g(50mmol)的NaH2PO42H2O，加入5.0L的三口烧瓶，量取3.6L去离子水加入到三口烧瓶中，然后把磁子装入三口烧瓶。把球形冷凝管接到三口烧瓶一小口上，电加热套的温度传感器从三口烧瓶另一个小口中插入到反应液中，三口烧瓶中间的大口用塞子塞紧。调节电加热套上的磁力搅拌旋钮至800r/min，设置电加热套温控面板的温度为100。加热大约30min后，反应液开始沸腾。从反应液沸腾开始计时控制反应时间分别为24h、36h、48h、60h和72h（共做5组试验），反应结束时停止加热和搅拌，反应液在室温下静置冷却后将上层清液倒掉，把下部白色沉淀物。

12、转移至500mL烧杯中。加入500mL去离子水搅拌洗涤制备的目标产物，静置一段时间后待洗涤液上下分层明显后，将上层清液倒掉（共洗涤3次）。最后，把盛有目标产物的烧杯放入干燥箱中在120下干燥12h，最终白色固体粉末即为制备的BiPO4。 0024 由图1可以看出，反应时间为24h时，制备的BiPO4所有峰为纯相单斜相独居石结构（空间群P21/n,JPCDS 15-0767），没有任何杂相，晶格常数为a=6.752,b=6.933,c=6.468,=10 3.7,2为19.3、21.5、25.6、27.4、29.4、31.5、37.1的衍射峰分别对应单斜相的（011）、（-111）、（111）、。

13、（200、（120）、（012）和（-212）晶面，图中还有一些杂峰，是由于存在一些钠等杂质离子形成的。随着反应时间的延长，出现了六方相结构（空间群P3121/n、JPCDS 15-0766和JPCDS 45-1370）晶面分别为（101）的特征峰20.1，六方相结构的量非常微小，几乎可以忽略不计。说明书CN 102872888 A3/4页50025 实施例2、调控Bi3+/PO43-比例制备BiPO4纳米棒 0026 称量24.3g（50mmol）的Bi(NO3)35H2O和39.0g(250mmol)的NaH2PO42H2O，Bi3+/PO43-摩尔比为1:5（固定Bi(NO3)35。

14、H2O用量为50mmol，调控Bi3+/PO43-摩尔比例分别为1:1、1:1.5、1:2、1:4、1:5、1:6、1:7和1:10共做8组试验，依据比例不同称量NaH2PO42H2O的量分别为7.8g、11.7g、15.6g、31.2g、46.8g、54.6g和78.0g），加入5.0L的三口烧瓶，量取3.6L去离子水加入到三口烧瓶中，然后把磁子装入三口烧瓶。把球形冷凝管接到三口烧瓶一小口上，电加热套的温度传感器从三口烧瓶另一个小口中插入到反应液中，三口烧瓶中间的大口用塞子塞紧。调节电加热套上的磁力搅拌旋钮至800r/min，设置电加热套温控面板的温度为100。加热大约30min后，反应液开。

15、始沸腾。从反应液沸腾开始计时控制反应时间为48h，反应结束时停止加热和搅拌，反应液在室温下静置冷却后将上层清液倒掉，把下部白色沉淀物转移至500mL烧杯中。加入500mL去离子水搅拌洗涤制备的目标产物，静置一段时间后待洗涤液上下分层明显后，将上层清液倒掉（共洗涤3次）。最后，把盛有目标产物的烧杯放入干燥箱中在120下干燥12h，最终白色固体粉末即为制备的BiPO4。 0027 由图2可以看出，在Bi3+/PO43-比例为1:11:2时制备的BiPO4为纯相单斜相独居石结构（空间群P21/n、JPCDS 15-0767）。在比例为1:4时制备的BiPO4中出现了六方相结构（空间群P3121/n、。

16、JPCDS 45-1370）晶面分别为（100）、（101）和（200）的特征峰14.6、20.1和29.5，随着PO43-比例的逐渐增大，六方相结构的特征峰逐渐增强，而单斜相独居石结构晶面（-111）、（200）、（120）的特征峰21.3、27.1、29.1逐渐减弱。在Bi3+/PO43-比例为1:41:7的变化过程中，随着PO43-比例的提高制备的BiPO4催化剂中六方相结构的成分逐渐增多，当Bi3+/PO43-比例为1:5时，单斜相独居石结构与六方相结构比例为5:1。 0028 实施例3、调控反应液pH值制备BiPO4纳米棒 0029 称量24.3g（50mmol）的Bi(NO3)3。

17、5H2O和39.0g(250mmol)的NaH2PO42H2O，Bi3+/PO43-摩尔比为1:5，加入5.0L的三口烧瓶，量取3.6L去离子水加入到三口烧瓶中，然后把磁子装入三口烧瓶。调节电加热套上的磁力搅拌旋钮至800r/min，在室温条件下用pHSJ-4A型pH计测量反应混合液的pH值为2.2，用浓HNO3调节反应混合液pH值为1.0和1.5，用1.0mol/L的NaOH溶液调节反应混合液的pH值为3.0、5.0和7.0（共做6组试验）。反应液pH值调节到合适数值后，把球形冷凝管接到三口烧瓶一小口上，电加热套的温度传感器从三口烧瓶另一个小口中插入到反应液中，三口烧瓶中间的大口用塞子塞紧。。

18、设置电加热套温控面板的温度为100。加热大约30min后，反应液开始沸腾。从反应液沸腾开始计时控制反应时间为48h，反应结束时停止加热和搅拌，反应液在室温下静置冷却后将上层清液倒掉，把下部白色沉淀物转移至500mL烧杯中。加入500mL去离子水搅拌洗涤制备的目标产物，静置一段时间后待洗涤液上下分层明显后，将上层清液倒掉（共洗涤3次）。最后，把盛有目标产物的烧杯放入干燥箱中在120下干燥12h，最终白色固体粉末即为制备的BiPO4。 0030 由图3可以看出，在pH为1.0和1.5条件下制备的BiPO4为纯相单斜相独居石结构（空间群P21/n,JPCDS 15-0767）。在pH值为2.2时出现。

19、六方相结构，随着pH的提高，六方相成分也逐渐增多；当pH为5.0时制备的BiPO4六方相结构的成分大于单斜相独居石结构的成分；在pH为7.0时制备的产物已经不是BiPO4，为碱式磷酸铋Bi3O(PO4)2OH。 0031 实施例4、调控溶剂比制备BiPO4纳米棒说明书CN 102872888 A4/4页60032 称量4.85g（10mmol）的Bi(NO3)35H2O和7.8g(50mmol)的NaH2PO42H2O，加入5.0L的三口烧瓶，量取3.6L去离子水加入到三口烧瓶中，此时去离子水体积L与Bi3+摩尔数mol的比值简称溶剂比为360（调控溶剂比240、180、120、72、3。

20、6、24不同，Bi(NO3)35H2O和NaH2PO42H2O称量量分别为7.29g和11.7g、9.70g和15.6g、14.55g和23.4g、48.6g和78.0g、72.9g和117.0g，共做7组试验），Bi3+/PO43-摩尔比恒定为1:5。然后把磁子装入三口烧瓶，把球形冷凝管接到三口烧瓶一小口上，电加热套的温度传感器从三口烧瓶另一个小口中插入到反应液中，三口烧瓶中间的大口用塞子塞紧。调节电加热套上的磁力搅拌旋钮至800r/min，设置电加热套温控面板的温度为100。加热大约30min后，反应液开始沸腾。从反应液沸腾开始计时控制反应时间分别为48h，反应结束时停止加热和搅拌，反应。

21、液在室温下静置冷却后将上层清液倒掉，把下部白色沉淀物转移至500mL烧杯中。加入500mL去离子水搅拌洗涤制备的目标产物，静置一段时间后待洗涤液上下分层明显后，将上层清液倒掉（共洗涤3次）。最后，把盛有目标产物的烧杯放入干燥箱中在120下干燥12h，最终白色固体粉末即为制备的BiPO4。 0033 由图4可以看出，该条件下制备的BiPO4纳米棒的直径小于90nm，长度不超过400nm。 0034 实施例5、BiPO4纳米棒的紫外光催化活性评价 0035 本实施例所用的BiPO4为实施例4制备的产物，其中的溶剂比为180。 0036 量取50mg BiPO4光催化剂与100mL浓度为1.010-。

22、5mol/L的亚甲基蓝染料（MB）水溶液在150mL的烧杯中混合，先超声10min，在暗室环境中搅拌10min，使BiPO4在MB溶液中达到吸附-脱附平衡和分散均匀。然后放置于254nm的紫外光评价装置中进行活性评价，其中稳定时的光强为0.9mW/cm2，每隔5min取样1次（每次取样4.0mL），在12000r/min的转速下离心10min，取上层清液用Hitachi U-3010紫外-可见分光光度计测量MB剩余浓度，计算出MB的降解速率，比较制备BiPO4的紫外光催化活性。 0037 上述试验平行进行3次，其催化降解的结果如图6所示，由图6可知，通过3次平行实验结果，本发明制备的BiPO4是非常可控的，且稳定性很好。说明书CN 102872888 A1/3页7图1图2说明书附图CN 102872888 A2/3页8图3图4说明书附图CN 102872888 A3/3页9图5图6说明书附图CN 102872888 A。

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