光催化材料-纳米三氧化二铋
面对环境的日益恶劣,光催化材料以其无毒无害且能高效解决污染问题而受到广泛关注,与TiO2相比,Bi2O3具有更优异催化性能,采用一种操作简单、成本低廉、易于工业化生产且粒径小,分散性好、纯度较高的Bi2O3产品,具有重要的理论及实际意义。
氧化铋(VK-Bi50)作为一种功能性材料已经渗透到人类生活和生产的许多领域,特别是在能源利用与环境保护方面显示出诱人的前景。因氧化铋在紫外到500 nm以内的可见光区有较强的吸收,光谱响应范围宽,可以克服TiO2的上述缺点,不仅具有较高的光催化效率,而且纳米氧化铋(VK-Bi50)材料对太阳光的吸收与利用能力提高,使其在太阳能光催化转化、太阳能电池等领域均能具有较好的应用前景。为此氧化铋在光催化领域的应用受到科研工作者的广泛重视,有关纳米氧化铋的研究如火如荼。
一、氧化铋简介
1.三氧化二铋(氧化铋)是一种无机化合物,分子式为Bi2O3。纯品有α型、β型和δ型。α型为黄色单斜晶系结晶,相对密度8.9,熔点825 ℃,溶于酸,不溶于水和碱;β型为亮黄色至橙色,正方晶系,相对密度8.55,熔点860 ℃,溶于酸,不溶于水。容易被氢气、烃类等还原为金属铋;δ-Bi2O3 是一种特殊的材料,具有立方萤石矿型结构,其晶格中有1/4 的氧离子位置是空缺的,因而具有非常高的氧离子导电性能。
氧化铋技术指标:
项目 三氧化二铋50-100nm
外观 淡黄色
干燥失重120℃×2h (%) <1
PH值(10%) 8-10
比表面积(SSA ,m2/g) 10-20
晶型 单斜相
二、 Bi2O3在催化反应中的应用
Bi2O3用途广泛,特别是Bi2O3作为一种电子功能材料,除广泛用于压敏电阻,氧化镑避雷针器,彩色显象管,电容器等电子工业产品的制造;还应用于各种磁性材料,电解质材料,无机颜料,高折光玻璃,核工程用玻璃,防辐射材料等。但Bi2O3更是一种重要的催化材料,在催化反应中的应用有着广泛的应用潜力。目前,在催化反应中主要以α和β型Bi2O3应用为主。而γ型具备更优异性能,但因其低温难制备性在催化反应中应用较少。
1、燃速催化剂
氧化铅是双基系固体推进剂中重要的燃速催化剂,它能提高推进剂的燃速、降低压强指数,但是铅毒性较大,对人或环境有直接或潜在的危害。铋化物是一种毒性低,烟雾少, 对生态极为安全的燃速催化剂。实验证明,纳米Bi2O3(VK-Bi50) 在低压段对推进剂燃速的提高要优于纳米PbO, 并且具有降低推进剂压强指数的作用, 因此纳米氧化铋(VK-Bi50)具有取代纳米氧化铅的光明前途。
2、光催化降解材料
近年来,利用半导体光催化降解有害污染物已成为比较热门的研究课题之一, 因其能有效地利用太阳能并在反应中产生强氧化能力的空穴和q基自由基,因而备受人们的关注。目前使用较多的是光催化活性高、稳定性好的 T iO 2,但由于其带隙较宽(3. 2eV ),只能吸收波长 Κ≤387 nm 的紫外光。近年来,有报道用Bi2O3 光催化处理含亚xiao酸盐废水的实验研究, 结果表明,Bi2O3具有较好的光催化活性。 纳米材料由于比表面积大,表面活性点多,光催化活性高,因而表现出更优异的光催化性质。虽然关于纳米Bi2O3光催化活性的研究还没有见诸报道,但是可以预见,纳米Bi2O3 (VK-Bi50)具有优于普通粉体的光催化性能。
3、另外,Bi2O3被认为是一种极具应用潜力的可见光催化剂。研究表明,在α-Bi2O3,存在条件下,可见光照射2小时4-氯苯酚降解率达95%,其催化性能高于同条件下的碳掺杂TiO2。α-Bi2O3,β-Bi2O3,δ-Bi2O3光催化甲基橙及4-氯苯酚降解效率远高于氮掺杂TiO2。
宣城晶瑞 甘生186 2016 2680 (VX).
