本發(fā)明屬于納米材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開口型氧化鉍空心球的制備方法。

背景技術(shù)：

鉍（bi）是自然界中唯一兼具相對價廉、低毒和低放射性等特性的重金屬元素。由于獨特的“綠色”性質(zhì)，很多鉍化合物在醫(yī)藥、電子、有機合成、催化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。鉍氧化物的價帶（vb）不是僅由o2p軌道構(gòu)成，而是由bi6s和o2p軌道雜化而成，bi6s軌道與o2p軌道的強相互作用降低了其對稱性，從而產(chǎn)生相關(guān)的偶極子，這使其具有較高的氧化活性和電荷流動性，從而具有較高的光催化活性。

氧化鉍（bi2o3）是一種帶隙為2.0-3.6ev的p型半導體，其具體帶寬取決于相結(jié)構(gòu)、形貌和晶粒尺寸。研究表明，晶型和形貌對bi2o3的光催化活性有決定性影響。bi2o3主要有單斜相α-bi2o3、四方相β-bi2o3、體立方相γ-bi2o3和面立方相δ-bi2o3四種晶相，其中，α和δ相分別為低溫和高溫穩(wěn)定相，其它兩相為高溫亞穩(wěn)相。一般β-bi2o3的光催化活性最高，但它屬亞穩(wěn)定型，容易轉(zhuǎn)化成α-bi2o3，不易合成。

納米材料結(jié)構(gòu)是影響其性質(zhì)的重要因素，而催化活性除了與材料自身的帶隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與其形貌密切相關(guān)。形貌的改變會引起粒子尺寸、帶隙能及比表面積的一系列變化，并極大影響對入射光的利用率?？招慕Y(jié)構(gòu)材料壁厚為納米級，內(nèi)部空腔所占比例很大，具有密度低、比表面積高、熱膨脹系數(shù)低和折射率低等特性，在催化、氣體傳感、能量儲存及藥物控釋等方面具有良好的應(yīng)用前景?？招那虻目煽睾铣梢恢笔枪δ懿牧项I(lǐng)域的研究熱點，然而，關(guān)于納米bi2o3空心球的制備及其在催化和藥物控釋方面的應(yīng)用少見報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供了一種簡便易行、原料綠色、制備成本低廉且易于實現(xiàn)工業(yè)化的開口型氧化鉍空心球的制備方法。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的而采用如下技術(shù)方案，一種開口型氧化鉍空心球的制備方法，其特征在于具體步驟為：

步驟（1），先將乙醇和乙二醇配制成混合溶劑，再將鉍鹽溶于混合溶劑中得到摩爾濃度為0.05-0.10mol/l的鉍鹽溶液，然后將鉍鹽溶液置于密閉條件下于160-180℃進行溶劑熱反應(yīng)3-6h，經(jīng)離心分離、洗滌和干燥處理得到氧化鉍前驅(qū)體；

步驟（2），將氧化鉍前驅(qū)體置于馬弗爐中以2-3℃/min的升溫速率升溫至250-300℃煅燒2-3h，去除有機配體和溶劑得到開口型氧化鉍空心球。

進一步優(yōu)選，步驟（1）的混合溶劑中乙醇與乙二醇的體積比為1:1-2，其中乙醇作為溶劑，乙二醇作為配位劑。

進一步優(yōu)選，步驟（1）的鉍鹽為五水硝酸鉍或氯化鉍。

進一步優(yōu)選，步驟（1）離心分離后的沉淀使用去離子水和無水乙醇交替洗滌，干燥處理過程為60-70℃真空條件下進行。

進一步優(yōu)選，步驟（2）得到的開口型氧化鉍空心球的粒徑為1-1.5μm，壁厚為10-50nm，比表面積大于16m²/g。

進一步優(yōu)選，步驟（2）得到的開口型空心氧化鉍的晶相為四方相β-bi2o3。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、本發(fā)明首次制備了β-bi2o3納米空心球，該空心球?qū)儆诩{米級的空心球，尺寸均勻，分散性好，比表面積較大，常溫下和水溶液中非常穩(wěn)定，尤其是其內(nèi)部空腔和大比表面積，增加了催化反應(yīng)的活性位點，空心結(jié)構(gòu)還可以提高光在空心球中的折射、反射次數(shù)，提高光的利用效率，可見光吸收效果明顯，是一種新型的光催化和光伏材料。另外，由于本發(fā)明的空心球相對于傳統(tǒng)材料具有較大的比表面積，還可用于電池、氣敏傳感、生物成像、藥物負載等方面；

2、本發(fā)明提出了無模板溶劑熱與程序控溫煅燒法相結(jié)合制備金屬氧化物納米空心球的新方法。此方法具有簡便易行、所需設(shè)備少、制備成本低廉和易于實現(xiàn)工業(yè)化的特點，沒有使用強酸強堿和有毒反應(yīng)原料，是一種環(huán)境友好的綠色合成方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1制得的開口型氧化鉍空心球的sem照片；

圖2是本發(fā)明實施例1制得的開口型氧化鉍空心球的xrd圖譜；

圖3是本發(fā)明實施例1制得的開口型氧化鉍空心球的紫外-可見漫反射圖譜；

圖4是本發(fā)明實施例1制得的開口型氧化鉍空心球的n2吸附-脫附曲線。

具體實施方式

以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進一步詳細說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實施例1

以60ml乙醇-乙二醇混合溶液（其中乙醇與乙二醇的體積比為1:2）作為混合溶劑，室溫下磁力攪拌0.5h后加入2.9100gbi(no3)3?5h2o，攪拌1h使硝酸鉍完全溶解形成澄清溶液。然后將溶液移入100ml水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中于160℃恒溫反應(yīng)4h，自然冷卻至室溫，離心收集沉淀，并用去離子水和無水乙醇交替洗滌數(shù)次，再于60℃真空干燥得到bi2o3前驅(qū)體。最后在馬弗爐中以2℃/min的升溫速率升溫至300℃煅燒2h得到黃色bi2o3空心球。

圖1為本實施例所得樣品的掃描電鏡照片，由圖1可以看出，產(chǎn)品為開口型空心球，粒徑均勻，分散性好，粒徑為1-1.5mm，壁厚為10-50nm。

圖2為本實施例所得樣品的xrd圖譜，從圖2可知，產(chǎn)品衍射峰與標準卡片27-0050完全吻合，證實本發(fā)明所制備材料為純四方相β-bi2o3。

圖3為本實施例所得樣品的漫反射圖譜，樣品的吸收邊在540nm，通過tauc方程估算帶隙為2.4ev，表明產(chǎn)品具有較好的可見光吸收。

圖4為本實施例所得樣品的n2吸附-脫附曲線，從圖4可知產(chǎn)品屬于介孔材料，比表面積大于16m²/g，其介孔和空腔結(jié)構(gòu)能為分子提供交流通道。

實施例2

以60ml乙醇-乙二醇混合溶液（其中乙醇與乙二醇的體積比為1:1）作為混合溶劑，室溫下磁力攪拌0.5h后加入1.4550gbi(no3)3?5h2o，攪拌1h使硝酸鉍完全溶解形成澄清溶液。然后將溶液移入100ml水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱于180℃恒溫反應(yīng)3h，自然冷卻至室溫，離心收集沉淀，并用去離子水和無水乙醇交替洗滌數(shù)次，再于60℃真空干燥12h得到bi2o3前驅(qū)體。最后在馬弗爐中以2℃/min的升溫速率升溫至250℃煅燒3h得到黃色bi2o3空心球。

實施例3

將0.9460gbicl3加入到60ml乙醇-乙二醇混合溶液（其中乙醇與乙二醇的體積比為1:1）中，室溫下攪拌使完全溶解形成澄清溶液。然后將溶液移入100ml水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱于180℃恒溫反應(yīng)6h，自然冷卻至室溫，離心收集沉淀，并用去離子水和無水乙醇交替洗滌數(shù)次，再于60℃真空干燥12h得到bi2o3前驅(qū)體。最后在馬弗爐中以3℃/min的升溫速率升溫至250℃煅燒3h得到黃色bi2o3空心球。

實施例4

將1.8920gbicl3加入到60ml乙醇-乙二醇混合溶液（其中乙醇與乙二醇的體積比為1:2）中，室溫下攪拌使完全溶解形成澄清溶液。然后將溶液移入100ml水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱于160℃恒溫反應(yīng)4h，自然冷卻至室溫，離心收集沉淀，并用去離子水和無水乙醇交替洗滌數(shù)次，再于70℃真空干燥得到bi2o3前驅(qū)體。最后在馬弗爐中以2℃/min的升溫速率升溫至300℃煅燒2h得到黃色bi2o3空心球。

以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。