Bi單質納米結構材料及其製備方法與應用的製作方法
2023-06-14 20:12:56 1
專利名稱：Bi單質納米結構材料及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及無機先進材料技術領域，具體涉及一種Bi單質納米結構材料及其製備方法與應用。
背景技術：
重金屬元素，如CiNCdlb及Hg，已成為當今社會中對人類健康威脅最嚴重的有害因素之一。建立快速、可靠、準確的方法，對各類介質中的重金屬離子進行檢測，無論是在環境保護或者消費品安全監控等方面，都顯得尤為重要。常用的重金屬元素檢測方法包括了硫腙顯色法及原子吸收光譜法，這兩種方法涉及的樣品前處理方法複雜，檢測過程成本較高，對儀器也有一定要求，其廣泛應用，特別是針對特殊需要的現場檢測應用受到了一定限制。溶出伏安分析作為一種理想的電化學分析方法，在近年來受到廣泛的關注，被大量應用於無機物痕量檢測、有機物甚至DNA檢測。該方法的技術關鍵是工作電極的選擇。常規過程往往選擇Hg材料為工作電極，然而，考慮到環境友好性問題，此類材料可能會在分析過程中產生Hg或Hg2+廢物，對分析操作者乃至環境造成嚴重的危害。一些新型電極在近年相繼見諸文獻報導，遺憾的是，這些新型電極的製備過程複雜，檢測重現性不穩定，因而無法得到真正應用。以金屬Bi單質薄膜修飾玻碳電極，並將其用作溶出伏安分析法的工作電極，可對重金屬離子進行檢測。此類電極在較寬的工作電勢範圍內都表現出較高的靈敏度，且不會受到溶解氧的影響，在重金屬離子的痕量檢測中具有極高的應用前景。製備Bi修飾電極的方法有很多，通常都需要經歷一個以含Bi的電解液進行前處理的過程。而採用Bi納米粒子對其進行修飾可以省略這一前處理過程，又能獲得更大的電極活性表面，因此受到更多的關注。遺憾的是，此類研究因為缺乏高質量的Bi納米結構材料作為技術支持，而未得到廣泛的開展。用於合成Bi納米結構的快速有效的新方法依然有待系統性研究。
發明內容
本發明的目的是提供一種高質量的Bi單質納米結構材料及其製備方法與應用。本發明所提供的Bi單質納米結構材料，是由片狀六方晶相Bi單質為結構單元組成的具有花朵狀形貌的納米顆粒。本發明的Bi單質納米結構材料，其中，所述花朵直徑為1000 1500nm。本發明所提供的Bi單質納米結構材料的製備方法，包括如下步驟將表面活性劑、水合胼和鉍鹽溶於水製備成懸濁液；將所述懸濁液在80 120°C條件下反應18 30小時，離心得到所述Bi單質納米結構材料。本發明的Bi單質納米結構材料的製備方法，其中，所述Bi單質納米結構材料經過洗滌和乾燥處理。本發明的Bi單質納米結構材料的製備方法，其中，所述水、所述表面活性劑、所述
3水合胼和所述鉍鹽的質量比為50 (0.2 0.4) (1 2. 5) (0. 3 0. 4)。本發明的Bi單質納米結構材料的製備方法，其中，將所述懸濁液在90 110°C條件下反應M 28小時。本發明的Bi單質納米結構材料的製備方法，其中，所述洗滌處理的洗滌液為乙本發明的Bi單質納米結構材料的製備方法，其中，所述表面活性劑為聚苯乙烯磺酸鈉。本發明的Bi單質納米結構材料的製備方法獲得的Bi單質納米結構材料是以片狀六方晶相Bi單質為結構單元組成的具有花朵形貌的納米結構材料，該結構單元的邊長50nm左右，花朵的直徑為1000 1500nm，這樣的Bi單質納米結構材料質量高，用來製備Bi修飾電極，所獲得的Bi修飾電極可對水溶液中的重金屬離子進行檢測，檢出限可達 lXl(T4g/L。
圖1為實施例1合成的Bi納米結構材料的SEM照片。圖2為實施例2合成的Bi納米結構材料的SEM照片。圖3為實施例3合成的Bi納米結構材料的SEM照片。
具體實施例方式實施例1、製備Bi單質納米結構材料0. 2g表面活性劑聚苯乙烯磺酸鈉溶於50g水中，在磁力攪拌器上攪拌0. 8小時， 完全溶解後，加入2g水合胼，攪拌0. 5小時，再將0. 3g三氯化鉍分散其中，攪拌0. 8小時。 將所得白色懸濁液轉入容量為80mL的聚四氟乙烯襯裡不鏽鋼水熱反應釜，密封后，放入烘箱，在90°C加熱觀小時。反應結束後，水熱反應釜在室溫環境下靜置降溫。所得產物轉入離心管，在轉速為1000轉/分鐘條件下離心10分鐘；棄去沉澱，將上層懸濁液轉入離心管， 在轉速為8000轉/分鐘條件下離心15分鐘，棄去上層液體。將離心所得產物以過量乙醇超聲清洗8分鐘，在轉速為8000轉/分鐘條件下離心10分鐘，棄去上層液體，重複洗滌1 次。將洗滌後的黑色固體產物轉入表面皿，於常溫通風條件下乾燥1天，獲得Bi單質納米結構材料。Bi單質納米結構材料經XRD，雷射粒度儀、SEM, TEM和EDX表徵。表徵結果如圖1 (S4800 5. OKV 8. 3mmX 60. OkSE (U, LAlO))所示表明Bi單質納米結構材料是以片狀六方晶相Bi單質為結構單元的具有花朵形貌的納米結構材料，該結構單元的邊長50nm左右，花朵的直徑為1000 1500nm。本發明的Bi單質納米結構材料可用來製備Bi修飾電極，所獲得的Bi修飾電極可對水溶液中的重金屬離子進行檢測，檢出限可達 IXlOH實施例2、製備Bi單質納米結構材料0. 3g表面活性劑聚苯乙烯磺酸鈉溶於50g水中，在磁力攪拌器上攪拌1小時，完全溶解後，加入Ig水合胼，攪拌0. 5小時，再將0. 35g三氯化鉍分散其中，攪拌1小時。將所得白色懸濁液轉入容量為SOmL的聚四氟乙烯襯裡不鏽鋼水熱反應釜，密封后，放入烘箱，
4在100°C加熱沈小時。反應結束後，水熱反應釜在室溫環境下靜置降溫。所得產物轉入離心管，在轉速為1500轉/分鐘條件下離心12分鐘；棄去沉澱，將上層懸濁液轉入離心管，在轉速為10000轉/分鐘條件下離心15分鐘，棄去上層液體。將離心所得產物以過量乙醇超聲清洗10分鐘，在轉速為10000轉/分鐘條件下離心10分鐘，棄去上層液體，重複洗滌1 次。將洗滌後的黑色固體產物轉入表面皿，於常溫通風條件下乾燥1天，獲得Bi單質納米結構材料。Bi單質納米結構材料經XRD，雷射粒度儀、SEM, TEM和EDX表徵。表徵結果如圖2 (S4800 5. OKV 8. 3mm X 60. OkSE (U, LA30))所示表明Bi單質納米結構材料是以片狀六方晶相Bi單質為結構單元的具有花朵形貌的納米結構材料，該結構單元的邊長50nm左右，花朵的直徑為1000 1500nm。本發明的Bi單質納米結構材料可用來製備Bi修飾電極，所獲得的Bi修飾電極可對水溶液中的重金屬離子進行檢測，檢出限可達 IXlOH實施例3、製備Bi單質納米結構材料0. 4g表面活性劑聚苯乙烯磺酸鈉溶於50g水中，在磁力攪拌器上攪拌0. 5小時， 完全溶解後，加入2. 5g水合胼，攪拌1小時，再將0. 4g三氯化鉍分散其中，攪拌0. 5小時。 將所得白色懸濁液轉入容量為80mL的聚四氟乙烯襯裡不鏽鋼水熱反應釜，密封后，放入烘箱，在110°C加熱M小時。反應結束後，水熱反應釜在室溫環境下靜置降溫。所得產物轉入離心管，在轉速為1000轉/分鐘條件下離心15分鐘；棄去沉澱，將上層懸濁液轉入離心管，在轉速為10000轉/分鐘條件下離心15分鐘，棄去上層液體。將離心所得產物以過量乙醇超聲清洗10分鐘，在轉速為10000轉/分鐘條件下離心10分鐘，棄去上層液體，重複洗滌2次。將洗滌後的黑色固體產物轉入表面皿，於常溫通風條件下乾燥1天，獲得Bi單質納米結構材料。Bi單質納米結構材料經XRD，雷射粒度儀、SEM, TEM和EDX表徵。表徵結果如圖3(S4800 15. OKV 5. 9mmX30. OkSE(M，LA30))所示表明 Bi 單質納米結構材料是以片狀六方晶相Bi單質為結構單元的具有花朵形貌的納米結構材料，該結構單元的邊長50nm左右，花朵的直徑為1000 1500nm。本發明的Bi單質納米結構材料可用來製備Bi修飾電極，所獲得的Bi修飾電極可對水溶液中的重金屬離子進行檢測，檢出限可達 IXlOH以上的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種Bi單質納米結構材料，是由片狀六方晶相Bi單質為結構單元組成的具有花朵狀形貌的納米顆粒。
2.根據權利要求1所述的Bi單質納米結構材料，其特徵在於所述花朵直徑為1000 1500nm。
3.權利要求1或2所述Bi單質納米結構材料的製備方法，包括如下步驟將表面活性劑、水合胼和鉍鹽溶於水製備成懸濁液；將所述懸濁液在80 120°C條件下反應18 30小時，離心得到所述Bi單質納米結構材料。
4.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於所述Bi單質納米結構材料經過洗滌和乾燥處理。
5.根據權利要求3或4所述的製備方法，其特徵在於所述水、所述表面活性劑、所述水合胼和所述鉍鹽的質量比為50 (0.2 0.4) (1 2. 5) (0. 3 0. 4)。
6.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於將所述懸濁液在90 110°C條件下反應M 28小時。
7.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述洗滌處理的洗滌液為乙醇。
8.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於所述表面活性劑為聚苯乙烯磺酸鈉。
9.權利要求1或2所述的Bi單質納米結構材料在製備Bi修飾電極中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種Bi單質納米結構材料及其製備方法與應用。該Bi單質納米結構材料，是由片狀六方晶相Bi單質為結構單元組成的具有花朵狀形貌的納米顆粒。所述Bi單質納米結構材料的製備方法，包括如下步驟將表面活性劑、水合肼和鉍鹽溶於水製備成懸濁液；將所述懸濁液在80～120℃條件下反應18～30小時，離心得到所述Bi單質納米結構材料。所述的Bi單質納米結構材料可用來製備Bi修飾電極。所獲得的Bi修飾電極可對水溶液中的重金屬離子進行檢測，檢出限可達1×10-4g/L。
文檔編號C30B29/02GK102212880SQ20101014156
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月8日 優先權日2010年4月8日
發明者盧曉靜, 張慶, 李俊芳, 楊海峰, 王超, 白樺, 閆妍 申請人:中國檢驗檢疫科學研究院