专利摘要

本发明公开了一种超薄超大Bi4Ti3O12纳米片的制备方法，包括如下步骤：按比例将硝酸和去离子水加入Bi(NO3)3·5H2O内，搅拌至溶液澄清，得溶液A；配制TiCl4悬浮液，并将TiCl4悬浮液逐滴滴入溶液A中，混匀，得混合溶液B；将NaOH溶液滴入混合溶液B中，形成沉淀，得混合溶液C；将混合溶液C倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，200℃干燥24h后，自然冷却至室温，将所得的产物清洗、干燥，即得Bi4Ti3O12纳米片。本发明将大尺寸的单晶纳米片与活性面暴露的结合，为提高半导体光催化活性提供了巨大的潜力，所得的超薄超大的Bi4Ti3O12纳米片表面曝光率明显增加，甚至达到了近100％。

权利要求

1.一种超薄超大Bi4Ti3O12纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、取2 mL硝酸滴入4 mmol的Bi(NO3)3·5H2O内，滴加完成后，加入18 mL的去离子水，搅拌至溶液澄清，得溶液A；所述硝酸的质量分数为65%-68%；

S2、取3 mmol的TiCl4超声分散于20 mL的去离子水中，得TiCl4悬浮液；

S3、将所得的TiCl4悬浮液逐滴滴入溶液A中，搅拌混合均匀，得混合溶液B；

S4、取适量的NaOH作为矿化剂，溶于去离子水中，形成2.5mol/L—3.5mol/L的NaOH溶液，冷却至室温后，滴入上述混合溶液B中，形成沉淀，得混合液C；

S5、将所得的混合液C倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，200℃干燥24h后，自然冷却至室温，将所得的产物用去离子水清洗3遍，乙醇清洗1遍，置于恒温干燥箱内60℃下干燥12h，即得Bi4Ti3O12纳米片。

2.根据权利要求1所述的一种超薄超大Bi4Ti3O12纳米片的制备方法，其特征在于，在前驱体液中金属阳离子Bi、Ti的浓度和为0.007mol/80ml。

3.根据权利要求1所述的一种超薄超大Bi4Ti3O12纳米片的制备方法，其特征在于，步骤S4中沉淀物的体积应达到反应釜容积的80%。

4.根据权利要求1所述的一种超薄超大Bi4Ti3O12纳米片的制备方法，其特征在于，所述NaOH溶液的浓度为3mol/L。

说明书

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种超薄超大Bi4Ti3O12纳米片的制备方法。

背景技术

Bi4Ti3O12是一种层状结构，目前大家普遍认为在(Bi2O2)2+层和(Bi2Ti3O10)2-层之间有内电场，利于光生电子-空穴对的分离。Bi4Ti3O12中的(Bi2O2)2+层中存在大量氧空位缺陷，所以导致电子很容易在能带中形成较浅的施主能级，从而更容易受到光子的激发从而跃迁到导带，更容易形成电子-空穴对。另外，其他氧化物的价带仅由O 2p轨道构成，而Bi4Ti3O12的价带由Bi 6s和O 2p通过轨道杂化而构成的，所以Bi4Ti3O12对于其他氧化物不仅有着更高的氧化活性以及电荷流动性，而且具有更好的光催化活性。光催化活性与Bi4Ti3O12的颗粒形貌、颗粒尺寸以及活性面的暴露等因素有着密不可分的联系。目前可以通过水热法、溶胶凝胶法、固相烧结法和静电纺丝法制备Bi4Ti3O12晶体，但是大部分合成的纳米结构有一个问题即暴露的活性面有限，从而影响了其光催化性能。

发明内容

实验表明，光催化剂的形貌可以通过改变实验参数，易于调整，通常，一个立方形态，表面曝光率大约是33％。然而，当立方形态减薄到一个纳米片，那个面的曝光率明显增加，甚至达到了近100％。大尺寸的单晶纳米片与活性面暴露的结合为提高半导体光催化活性提供了巨大的潜力。基于上述原理，本发明提供了一种超薄超大Bi4Ti3O12纳米片的制备方法，所得的超薄超大的 Bi4Ti3O12纳米片具有较好的光催化性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种超薄超大Bi4Ti3O12纳米片的制备方法，以水为溶剂，在密闭的高温高压的条件下，利用强对流形成饱和溶液，然后通过结晶形成超薄超大纳米片；具体包括如下步骤：

S1、取2mL质量分数为65％-68％的硝酸滴入4mmol的Bi(NO3)3·5H2O内，滴加完成后，加入18mL去离子水，搅拌至溶液澄清，得溶液A；

S2、取3mmol的TiCl4超声分散于20mL的去离子水中，得TiCl4悬浮液；

S3、将所得的TiCl4悬浮液逐滴滴入溶液A中，搅拌混合均匀，得混合溶液B；

S4、取适量的NaOH作为矿化剂，溶于去离子水中，形成2.5mol/L— 3.5mol/L的NaOH溶液，优选地，为3mol/L；冷却至室温后，滴入上述混合溶液B中，形成沉淀，得混合溶液C；；

S5、将所得的混合溶液C倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，200℃干燥24h 后，自然冷却至室温，将所得的产物用去离子水清洗3遍，乙醇清洗1遍，置于恒温干燥箱内60℃下干燥12h，即得Bi4Ti3O12纳米片。

优选地，在前驱体溶液中金属阳离子Bi、Ti的浓度和为0.007mol/80ml。

优选地，所述步骤S4中所述沉淀物体积应达到反应釜容积的80％。

本发明具有以下有益效果：

以Bi(NO3)3·5H2O水溶液和TiCl4的悬浮液为前驱体，以NaOH为矿化剂，通过水热反应，得到超薄超大Bi4Ti3O12纳米片。所制备的Bi4Ti3O12纳米片的厚度约为50nm，面积约为200μm，具有较好的光催化性能。将大尺寸的单晶纳米片与活性面暴露的结合，为提高半导体光催化活性提供了巨大的潜力，所得的超薄超大的Bi4Ti3O12纳米片表面曝光率明显增加，甚至达到了近100％。

附图说明

图1是本发明实施例所制备的Bi4Ti3O12超薄超大纳米片的XRD图谱。

图2为本发明实施例所制备的Bi4Ti3O12纳米片的SEM图。

图3本发明实施例所制备的Bi4Ti3O12纳米片的SEM图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下实施例中所使用的硝酸为质量分数为65％-68％的硝酸溶液。

实施例1

(1)将1.9402g(4mmol)Bi(NO3)3·5H2O溶于2mL硝酸和18mL去离子水中，搅拌至溶液澄清，得到溶液A；

(2)将0.56913g(3mmol)TiCl4超声分散于20mL去离子水中，得TiCl4悬浮液；

(3)将TiCl4悬浮液逐滴滴入溶液A中，混合均匀，得到混合溶液B；

(4)将4.8g(3mol/L)NaOH溶于40mL去离子水中，配制NaOH水溶液；再将所得的NaOH水溶液逐滴滴入混合溶液B中，混合均匀，形成沉淀，得到混合溶液C；

(5)将所得的混合溶液C转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，再置于200 ℃的干燥箱内静置反应24h，将反应产生的沉淀物分别用去离子水、乙醇进行洗涤，再置于60℃的干燥箱中干燥，得到Bi4Ti3O12纳米片。

根据图1的表征结果可知，所制备的Bi4Ti3O12纳米片的XRD图谱与 PDF35-0795卡片的图谱完全吻合，说明所制备的是纯相Bi4Ti3O12，无其他杂质相。图2和图3的SEM图显示，所制备的是厚度为50nm-80nm，面积约为225 μm的超薄超大纳米片，表面比较光滑，大小比较均匀。

实施例2

(1)将1.9402g(4mmol)Bi(NO3)3·5H2O溶于2mL硝酸和18mL去离子水中，搅拌至溶液澄清，得到溶液A；

(2)将0.56913g(3mmol)TiCl4超声分散于20mL去离子水中，得TiCl4悬浮液；

(3)将TiCl4悬浮液逐滴滴入溶液A中，混合均匀，得到混合溶液B；

(4)将4.8g(3mol/L)NaOH溶于40mL去离子水中，配制NaOH水溶液；再将所得的NaOH水溶液逐滴滴入混合溶液B中，混合均匀，形成沉淀，得到混合溶液C；

(5)将混合溶液C转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，再置于180℃的干燥箱内静置反应24h，将反应产生的沉淀物分别用去离子水、乙醇进行洗涤，再置于60℃的干燥箱中干燥，得到Bi4Ti3O12纳米片。

实施例2所制备的Bi4Ti3O12纳米片的XRD图谱与PDF35-0795卡片的图谱完全吻合，说明所制备的是纯相Bi4Ti3O12，无其他杂质相。实施例2所制备样品的SEM图，其厚度为50nm-80nm，面积约为225μm的超薄超大纳米片，表面比较光滑，大小比较均匀。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

一种超薄超大BiTiO纳米片的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。