专利摘要

本发明公开了一种水热法合成的钨酸铋杂质测定及钨酸铋纯化方法，将水热法合成的钨酸铋分散于硝酸溶液中，浸泡后离心取上清液，稀释适当倍数；将钨酸铋分散于氢氧化钠溶液中，加热至沸腾冷却后离心取上清液，稀释后加入微量浓硝酸使溶液呈弱酸性；分别用电感耦合等离子体质谱仪测其铋元素、钨元素浓度；计算出对应杂质的重量，从而得到原产物中杂质的含量。利用布氏漏斗将纯化后的钨酸铋与溶液分离，洗涤后烘干，利用天平称重，钨酸铋纯化前后的质量差即为杂质的质量。与电感耦合等离子体质谱仪结果对比，相互验证。本发明方法杂质定量简单易操作，测定杂质含量范围大，且相对准确，纯化方法对钨酸铋系光催化剂的深度研究有重大意义。

权利要求

1.一种水热法合成钨酸铋的纯化方法，步骤如下：

步骤1.将水热法合成的钨酸铋分散于pH值为0.3-0.5的硝酸溶液中，浸泡设定的时间后离心取上清液，稀释后用电感耦合等离子体质谱仪测其铋元素浓度；

步骤2. 利用布氏漏斗将步骤1中提取上清液后混合物中的钨酸铋与硝酸溶液分离，并先用pH0.5的硝酸溶液洗涤，然后再用超纯水洗涤；干燥后得到去除含铋杂质后的钨酸铋；

步骤3.将步骤2去除含铋杂质后的钨酸铋分散于0.5M的氢氧化钠溶液中，加热至沸腾并保持设定时间；待自然冷却后，离心取上清液，稀释后加入微量浓硝酸使溶液呈弱酸性，最终用电感耦合等离子体质谱仪测其钨元素浓度；

步骤4. 利用布氏漏斗将步骤3中提取上清液后的溶液中的钨酸铋与氢氧化钠溶液分离，并用超纯水洗涤、干燥得到纯化后的钨酸铋。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钨酸铋的杂质测定及纯化的方法，具体说是一种水热法合成的钨酸铋杂质测定及钨酸铋纯化方法。

背景技术

近些年来钨酸铋及其改性光催化剂因性质稳定，性能高效成为光催化领域研究的热点。在合成钨酸铋的诸多方法中，水热法因其简单易操作、产率高、成本低等优点而倍受青睐。然而在水热法合成钨酸铋过程中，原料五水硝酸铋和二水钨酸钠在一定的酸碱条件下都会发生水解反应，产生沉淀，最终以杂质形式存在于产物钨酸铋中，不仅影响其纯度和光催化性能，还不利于钨酸铋及其改性催化剂的深度研究。

现在还未有涉及钨酸铋中杂质测定和钨酸铋纯化的方法公布。现有测定氧化钨含量方法有：光度法、极谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱仪法等，其中前三种方法存在操作繁杂，步骤冗长，影响准确度因素多和测量范围小等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术存在的缺陷，提供了一种水热法合成钨酸铋中杂质测定及钨酸铋纯化的方法。本发明通过简单的酸碱处理得到纯钨酸铋，并对其杂质进行测定并对钨酸铋纯化。

本发明合成的钨酸铋其杂质测定和纯化法步骤如下：

水热法合成钨酸铋，其中，前驱体酸碱性的跨度从1.5MHNO₃到0.5M NaOH。

步骤1.将水热法合成的钨酸铋分散于pH值为0.3-0.5的硝酸溶液中，浸泡设定的时间后离心取上清液，稀释后用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测其铋元素浓度。该步骤是为了测定含铋元素杂质的含量。

步骤2.利用布氏漏斗将步骤1中提取上清液后的溶液中的钨酸铋与硝酸溶液分离，并先用pH0.5的硝酸溶液洗涤，然后再用超纯水洗涤；干燥后得到去除含铋杂质后的钨酸铋。称重对比前后钨酸铋的质量变化。

步骤3.将步骤2去除含铋杂质后的钨酸铋分散于0.5M的氢氧化钠溶液中，加热至沸腾并保持设定时间；待自然冷却后，离心取上清液，稀释后加入微量浓硝酸使溶液呈弱酸性，最终用电感耦合等离子体质谱仪测其钨元素浓度。该步骤是为了测定含钨元素杂质的含量。

步骤4.利用布氏漏斗将步骤3中提取上清液后的溶液中的钨酸铋与NaOH溶液分离，并用超纯水洗涤、干燥得到纯化后的钨酸铋。称重对比去除含钨杂质前后钨酸铋的质量变化。步骤1、2和步骤3、4不限定先后顺序。

步骤5.根据电感耦合等离子体质谱仪结果计算出对应杂质的重量，从而得到原产物中杂质的含量。

步骤6.为验证上述ICP-MS杂质测定方法的准确性，利用布氏漏斗将处理后的钨酸铋与溶液分离，洗涤后烘干，利用天平称重，纯化前后的质量差即为杂质的质量。与ICP-MS结果对比，相互验证。

本发明方法通过简单的酸碱处理对水热法合成钨酸铋中的杂质进行准确的测定，并对钨酸铋进行纯化。本发明方法杂质定量简单易操作，测定杂质含量范围大，且相对准确。不仅有利于钨酸铋及钨酸铋基改性光催化剂的深度研究，对于其他以铋盐和钨盐为原料水热合成材料的纯化、杂质定量和深度研究都有指导性意义。

附图说明

图1为1.5M硝酸溶液配制前驱体水热达到的钨酸铋，经过纯化处理前后的XRD对比图(横坐标为角度，纵坐标为衍射强度)。

图2为1.5M硝酸溶液配制前驱体水热得到的钨酸铋，经过纯化处理前后的SEM对比图(图中片状的为钨酸铋，碎屑状的为WO₃·0.33H₂O杂质)。

图3为前驱体pH值为0.979时水热制备的钨酸铋，经过纯化处理前后的XRDFTIR对比图。

图4为前驱体pH值为0.979时水热制备的钨酸铋，经过纯化处理前后的XRDFTIR对比图。

具体实施方式

下面的结合具体实施例和附图对本发明作具体的介绍。

本发明水热法合成的钨酸铋含钨杂质测定和纯化钨酸铋的方法：

1)提前配置好1.5M的硝酸溶液，将五水硝酸铋和钨酸钠分散于所配置溶液中，磁力搅拌1h得到前驱体I1。将五水硝酸铋分散于硝酸溶液中，磁力搅拌30min得到溶液A。将钨酸钠溶解于超纯水溶液，磁力搅拌30min得到溶液B，将溶液B缓慢倒入A中，再磁力搅拌30min后调节pH至0.97得到前驱体II。

2)将前驱体I，前驱体II分别转移至反应釜中水热180℃，反应24h。

3)待自然冷却至室温后，离心收集固体产物，分别用超纯水和无水乙醇洗涤3次。60℃烘干12h后得到钨酸铋I和钨酸铋II。

以上钨酸铋的制备步骤中，五水硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为2。

水热法制备的钨酸铋测定含钨杂质和纯化步骤为：

1)将钨酸铋I分散于一定体积的0.5MNaOH的溶液中，加热至沸腾后保持5min后停止加热。待其冷却至室温后，取离心上清液。经过一定倍数的稀释，最后利用微量的浓硝酸使溶液呈弱酸性，用ICP-MS测钨元素的含量。

2)利用布氏漏斗将处理后的钨酸铋I与NaOH溶液分离，并用超纯水洗涤5次。60℃干燥12h得到纯化后的钨酸铋I。称重对比纯化前后钨酸铋I的质量变化。

钨酸铋I纯化前后的XRD变化如图1所示。根据标准卡JCPDS39-0256和标准卡JCPDS35-0270可以判断钨酸铋I中的杂质为WO₃·0.33H₂O，且纯化后杂质的峰完全消失，只剩下钨酸铋的特征峰。因此，可以证明通过该纯化方法可以完全把含钨杂质WO₃·0.33H₂O去除，且未改变钨酸铋自身晶体结构。

钨酸铋I纯化前后的SEM图如图2所示。图2的背景为纯化后钨酸铋的低倍数SEM图，图中央左右分别为纯化前后的SEM图。可以看出经过纯化后屑状的WO₃·0.33H₂O杂质消失，只剩下花状的钨酸铋。这与XRD得到的结论一致。

通过ICP-MS得到的WO₃·0.33H₂O杂质含量为41.09％，而通过称重得到的杂质含量为39.75％。说明本发明涉及的两种测定方法配合所测得的含钨杂质含量较准确。

水热法制备的钨酸铋测定含铋杂质和纯化步骤为：

1)将钨酸铋2分散于一定体积pH为0.5的硝酸溶液。浸泡一周后取离心上清液。稀释一定倍数后，用ICP-MS测铋元素含量。

2)利用布氏漏斗将浸泡后的钨酸铋II与硝酸溶液分离，并先用pH0.5的硝酸溶液洗涤3次，然后再用超纯水洗涤5次。60℃干燥12h得到纯化后的钨酸铋II。称重对比前后钨酸铋2的质量变化。

钨酸铋II纯化前后的XRD结果如图3所示。可以看出前驱体的pH值为0.97时制备出的钨酸铋相对较纯，纯化前后钨酸铋的特征峰没有任何变化。

钨酸铋II纯化前后的FTIR结果如图4所示。由图可以看出纯化处理并没有改变钨酸铋的化学键类型，唯一变化较大的是位于1384cm-1对应于N-O键的峰高。这是因为经过纯化处理后含铋杂质BiONO₃被除去所造成的。

通过ICP-MS得到的BiONO₃杂质含量为3.58％，而通过称重得到的杂质含量为3.63％。说明本发明的涉及的两种测定方法配合所测得的含铋杂质含量较准确。

上述测定两种含微量和大量杂质的钨酸铋结果都较准确，说明本发明定量方法的范围较大，不受杂质含量多少的限制。

上述杂质测定过程中ICP-MS的工作参数见表1。

表1

同时本发明中关于钨酸铋中含钨杂质的定量方法还可用于WO₃/Bi₂WO₆复合型光催化剂的复合比精确定量，该方法相比于以原料中铋源与钨源的比例作为复合比更加准确，可信。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

一种水热法合成的钨酸铋杂质测定及钨酸铋纯化方法专利购买费用说明

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2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

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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

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