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biof 氟氧化铋应用集合五篇

2020-08-26 15:23:51

  biof 篇一:

  一种BiOF材料的制备方法及其应用

  第一、技术领域

  本发明涉及一种biof材料的制备方法及其应用,属于新型功能材料领域。

  第二、背景技术

  氟氧化铋是一种重要的功能材料,由于其独特的微观结构及物理化学性质,并且无毒、成本低,将广泛应用在电极活性材料、催化剂、颜料、化妆品、气体传感器、电子材料、医药材料等领域。

  材料的结构与性能与制备工艺方法密切相关。目前合成超细功能粉体的方法根据合成原理可分为物理法和化学法。物理法可制得粒径易控的超细粒子,但所需设备昂贵;化学法成本低,易于通过过程控制调整粒子大小,但工艺流程复杂、并有可能带来环境污染。机械化学法是将物理法与化学法相结合,其基本原理是反应物质通过研磨过程提供的能量,提高反应物的化学活性,使得通常需要在高温下进行的反应能在较低温度下快速进行。机械化学合成方法是一种价格低廉、环境友好、高效率和可控性高的合成方法,这一制备方法使得材料的结构与性能具有更多的设计可能性、且易于工业化生产。

  Su等[Scripta Materialia 62(2010)345-348]以硝酸铋、氟化铵为原料,乙二醇为溶剂,采用液相沉淀及后续的热处理方法制备出biof材料并在紫外光下研究了它的光催化性能。Matar等[Solid State Ionics11(1983)77-81]以Bi2O3和BiF3为原料,通过600℃的高温固相法制备出biof材料。Teng等[RSC Adv.5(2015)88936-88942]以硝酸铋、氟化铵为原料,乙醇为溶剂,通过溶剂热法制备出(002)晶面暴露的biof纳米材料,并研究了在紫外光下降解罗丹明B的光催化性能。

  发明专利[申请公布号CN104148094A]公开了“一种氟氧化铋/石墨烯复合可见光催化剂的制备方法”,该发明用乙二醇分别溶解硝酸铋和氟化钠,采用水解沉淀法制备出氟氧化铋。发明专利[申请公布号CN104891444A]公开了“一种制备biof光催化剂的方法及催化剂作用”,该发明以四氢呋喃水溶液为溶剂,以硝酸铋和氢氟酸为原料,通过水热法合成了biof光催化剂。

  目前只有少量关于biof材料的制备研究,主要有水热法,溶剂热法等。但是这些方法普遍存在合成过程复杂,成本高,生产过程中会产生有害副产物,不适合大量生产等问题。

  第三、发明内容

  本发明的目的在于提供一种biof材料的制备方法及其应用。将高能球磨的机械力同步作用于氧化还原与氟化反应,再经过热处理、洗涤除杂、固液分离、干燥制备出biof材料。

  本发明通过以下技术方案实现:

  一种biof材料的制备方法,包括如下步骤:

  (1)将铋酸盐、还原剂、氟源和助剂按1:(0.25~2):(1~2):(0.001~0.3)的摩尔比(物质的量之比)混合均匀,得到原料混合物;

  (2)将步骤(1)所得原料混合物和磨球按1:(1~100)的质量比放入球磨机中,在保护气氛下球磨0.2h~20h;

  (3)将步骤(2)得到的球磨混合物置于高温炉中在100~600℃下热处理0.5~10h,将热处理后的产物分别用蒸馏水和无水乙醇进行洗涤除杂,然后进行固液分离、干燥,即得biof材料。

  进一步地,所述的铋酸盐为铋酸钠、铋酸锂、铋酸钾、铋酸镁中的一种或两种以上。

  进一步地,所述的氟源为含氟离子的化合物,优选氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氟化氢中的一种或两种以上。

  进一步地,所述的还原剂为金属铋粉、碳粉、亚硫酸盐、甲醛(或多聚甲醛)、甲酸、还原糖、苯酚中的一种或两种以上。

  进一步地,所述助剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、三乙醇胺、乙二醇、丙三醇、非离子型表面活性剂、糖类物质、可溶性淀粉中的一种或两种以上。

  进一步地,所述的保护气氛为氮气、氩气、二氧化碳、空气中的一种或两种以上。

  进一步地,球磨机的转速为30~3000rpm。

  进一步地,所述的球磨机选自市场上的各种机型;所述的磨球为玛瑙球、刚玉球、氧化锆球、瓷球、不锈钢球中的一种或两种以上。

  上述制备方法所得到的biof材料在超级电容器、碱性二次电池、锂离子电池、光催化剂、医药等领域中的应用。

  本发明的有益效果在于:

  (1)本发明方法制备工艺简单、工艺条件较温和、易于工业化生产、生产过程环境友好,产品纯度高、产品微观形貌结构及大小易于控制。

  (2)本发明所制备的氯氧化铋材料应用广泛,能够应用的领域包括但不限于在超级电容器、碱性二次电池、锂离子电池、光催化剂、珠光颜料、医药等领域。

  第四、附图说明

  图1为实施例1所制备的biof材料的扫描电子显微镜图。

  图2为实施例2所制备的biof材料的X射线衍射图。

  图3为实施例3中biof/炭超级电容电池在不同电流密度下的恒电流充放电

  测试图。

  图4为实施例4所制备的biof材料的氮吸脱附等温线图。

  第五、具体实施方式

  下面以具体实施例进一步说明本发明的技术方案,但本发明并不局限于实施例。

  实施例1

  (1)将2mmol铋酸钠,1mmol金属铋粉,2mmol氟化钾,0.15mmol聚乙烯吡咯烷酮混合均匀,得到原料混合物;将原料混合物和刚玉磨球按1:50的质量比加到球磨机中,通入空气,在转速为1000rpm条件下进行球磨8h,将球磨后的混合物在300℃下恒温热处理5h,再将热处理产物用去离子水和无水乙醇洗涤除杂、采用过滤进行固液分离,最后将过滤所得的固体产物在110℃下干燥12h制备出biof材料。

  (2)采用JEOLJEM-3010型扫描电子显微镜对实施例1所得biof材料进行表征,如图1所示,biof材料由10~20nm的纳米片状堆积组成。

  实施例2

  (1)将2mmol铋酸钾,2mmol亚硫酸钠,2mmol氟化铵,0.1mmol聚乙二醇混合均匀,得到原料混合物;将原料混合物和瓷质磨球按1:100的质量比加到球磨机中,通入氮气,在转速为1500rpm条件下进行球磨4h,将球磨后的混合物在450℃下恒温热处理4h,再将热处理产物用去离子水和无水乙醇洗涤除杂、采用过滤进行固液分离,最后将过滤所得的固体产物在100℃下真空干燥8h制备出biof材料。

  (2)采用XRD-6000型X-射线衍射仪对实施例2所制备的biof材料进行测试,如图2所示,所得biof产品晶相纯净,无其它杂质峰,结晶度好。

  实施例3

  (1)将2mmol铋酸镁,2mmol多聚甲醛,2mmol氟化钠,0.05mmol十六烷基三甲基溴化铵混合均匀,得到原料混合物;将原料混合物和氧化锆磨球按1:60的质量比加到球磨机中,通入氩气,在转速为1200rpm条件下进行球磨6h,将球磨后的混合物在300℃下恒温热处理3h,再将热处理产物用去离子水和无水乙醇洗涤除杂、采用过滤进行固液分离,最后将过滤所得的固体产物在100℃下干燥8h制备出biof材料。

  (2)采用上海辰华公司生产的CHI660A电化学工作站,将实施例3所制备的biof样品及活性炭分别制成电极片,采用6mol/L KOH溶液为电解质,组装成biof/炭超级电容电池,对所构造的电容电池在室温下进行恒流充放电测试。由图3可知,biof/炭超级电容电池在0.5A/g的电流密度下比容量达到138mAh/g,在电流密度为1、2、5A/g时的比容量分别为131、127、100mAh/g。

  实施例4

  (1)将2mmol铋酸钠,1mmol还原糖,2mmol氟化氢铵混合均匀得到原料混合物;将原料混合物和不锈钢磨球按1:50的质量比加到球磨机中,通入空气,在转速为800rpm条件下进行球磨10h,将球磨后的混合物在400℃下恒温热处理3h,再将热处理产物用去离子水和无水乙醇洗涤除杂、采用过滤进行固液分离,最后将过滤所得的固体产物在110℃下干燥9h制备出biof材料。

  (2)采用TriStar II 3020型比表面积和孔径分布仪对实施例4所得样品材料进行测试,如图4所示,氯氧化铋材料的比表面积为20.4m2/g。

  biof 篇二:

  一种金属元素掺杂BiOF材料的制备方法及其应用

  第一、技术领域

  本发明涉及一种金属元素掺杂biof材料的制备方法及其应用,属于新型功能材料领域。

  第二、背景技术

  卤氧化铋由于其独特的微观结构及物理化学性质,并且无毒、低成本,使其具有潜在的广泛应用,已广泛应用在电极活性材料、催化剂、颜料、化妆品、气体传感器、电子材料、医药材料等领域。

  材料的结构与性能与制备工艺方法密切相关。目前合成超细功能粉体的方法根据合成原理可分为物理法和化学法。物理法可制得粒径易控的超细粒子,但所需设备昂贵;化学法成本低,易于通过过程控制调整粒子大小,但工艺流程复杂、并有可能带来环境污染。机械化学法是将物理法与化学法相结合,其基本原理是反应物质通过研磨过程提供的能量,提高反应物的化学活性,使得通常需要在高温下进行的反应能在较低温度下快速进行。机械化学合成方法是一种价格低廉、环境友好、高效率和可控性高的合成方法,这一制备方法使得材料的结构与性能具有更多的设计可能性、且易于工业化生产。

  N.Balasubramanian等[Materials Science in Semiconductor Processing 41(2016)59–66]以氟化铵、硝酸铋、硝酸银、六亚甲基四铵为原料,乙二醇为溶剂通过溶剂热法合成了Ag-biof/g-C3N4复合材料并研究了其光催化降解罗丹明B的性能。C.Shivakumara等[RSC Adv 5(2015)9241-9254]以Bi2O3、NH4F、Eu2O3为原料,通过高温固相反应制备了Eu3+活化的Bi0F荧光粉材料,并研究了它的光致发光、光催化等性能。

  发明专利[申请公布号CN103421511A]公开了“一种稀土离子掺杂的卤氧化铋发光材料及其制备方法”,该发明将硝酸铋,稀土硝酸盐,卤化钾按一定的摩尔比混合溶于溶剂中、加入表面活性剂搅拌均匀,进行水热反应制备出稀土离子掺杂的卤氧化铋发光材料。

  目前仅有少量关于金属元素掺杂biof材料制备的研究,主要有水热法,溶剂热法,溶胶—凝胶法等。然而这些方法普遍存在合成过程复杂,成本高等问题。

  第三、发明内容

  本发明的目的在于提出一种金属元素掺杂biof材料的制备方法及其应用。所制备的材料是由厚度为2~100nm纳米片或纳米颗粒构成,比表面积为3~300m2/g,所制备材料中掺杂金属元素与铋元素的摩尔比为(0.01~0.3):1。

  本发明通过以下技术方案实现:

  一种金属元素掺杂biof材料的制备方法,包括如下步骤:

  (1)将铋酸盐、掺杂源、还原剂、氟源、分散剂按1:(0.01~0.3):(0.25~2):(0.25~2):(0.001~0.3)的摩尔比(物质的量之比)混合均匀,得到原料混合物;

  (2)将步骤(1)得到的原料混合物和磨球按1:(0.5~100)的质量比放入球磨罐中,在保护气氛下球磨0.2h~20h;

  (3)将步骤(2)得到的球磨混合物置于高温炉中在100~600℃下热处理0.5~10h,将热处理后的产物分别用蒸馏水和无水乙醇进行洗涤除杂,然后进行固液分离和干燥,即得金属元素掺杂biof材料。

  进一步地,所述的铋酸盐为铋酸钠、铋酸锂、铋酸钾、铋酸镁中的一种或两种以上。

  进一步地,掺杂源金属元素为铁、铜、镍、钴、钛、锰、稀土中的一种或两种以上,掺杂源为这些金属元素的单质、氧化物、氢氧化物、草酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、卤化物中的一种或两种以上。

  进一步地,所述的还原剂为掺杂源金属元素的还原态物质、金属铋粉、碳粉、亚硫酸盐、甲醛(或多聚甲醛)、甲酸、还原糖、苯酚中的一种或两种以上。

  进一步地,所述的氟源为含氟离子的化合物,优选氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氟化氢一种或两种以上。

  进一步地,所述的分散剂包括十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、三乙醇胺、乙二醇、丙三醇、非离子型表面活性剂、糖类物质、可溶性淀粉中的一种或两种以上。

  进一步地,所述的球磨过程中的保护气氛为氮气、氩气、二氧化碳、空气中的一种或两种以上。

  进一步地,球磨机的转速为30~3000rpm。

  进一步地,所述的球磨机选自市场上的各种机型;所述的磨球为玛瑙球、刚玉球、氧化锆球、瓷球、不锈钢球中的一种或两种以上。

  上述制备方法所得到的金属元素掺杂biof材料在超级电容器、碱性二次电池、锂离子电池、光催化剂、珠光颜料或医药领域中的应用。

  本发明的有益效果在于:

  (1)本发明方法制备工艺简单、工艺条件温和、易于工业化生产、生产过程环境友好,产品纯度高、产品微观形貌及大小易于控制。

  (2)本发明所制备的金属元素掺杂biof材料应用广泛,能够应用的领域包括但不限于在超级电容器、碱性二次电池、锂离子电池、光催化剂、珠光颜料、医药等。

  第四、附图说明

  图1为实施例1所制备的铁掺杂biof材料的扫描电子显微镜图。

  图2为实施例2所制备的铜掺杂biof材料的扫描电子显微镜图。

  图3为实施例3所制备的钛掺杂biof材料的X射线衍射图。

  图4为实施例4中二次碱性电池循环寿命图。

  第五、具体实施方式

  下面以具体实施例进一步说明本发明的技术方案,但本发明并不局限于实施例。

  实施例1

  (1)将2mmol铋酸钠,1mmol金属铋粉,0.01mmol草酸高铁铵、2mmol氟化钾,0.02mmol聚乙烯吡咯烷酮混合均匀得到原料混合物;将原料混合物和刚玉磨球按1:60的质量比加到球磨罐中,通入氮气,在转速为800rpm条件下进行球磨8h,将球磨后的混合物在200℃下恒温热处理5h,再将热处理产物用去离子水和无水乙醇洗涤除杂、采用过滤进行固液分离,最后将过滤所得的固体产物在100℃下真空干燥12h,即得5%铁掺杂biof材料。

  (2)采用JEOLJEM-3010型扫描电子显微镜对实施例1所得铁掺杂biof材料进行表征,如图1所示,铁掺杂biof材料由厚度为10~20nm的纳米片及附着在纳米片上30~50nm的颗粒组成。

  实施例2

  (1)将2mmol铋酸镁,1mmol碳粉,0.016mmol乙酸铜、2mmol氟化铵,0.05mmol十二烷基苯磺酸钠混合均匀得到原料混合物;将原料混合物和瓷球磨球按1:50的质量比加到球磨罐中,通入氩气,在转速为1200rpm条件下进行球磨10h,将球磨后的混合物在400℃下恒温热处理5h,再将热处理产物用去离子水和无水乙醇洗涤除杂、采用过滤进行固液分离,最后将过滤所得的固体产物在110℃下干燥8h,即得8%铜掺杂biof材料。

  (2)采用JEOLJEM-3010型扫描电子显微镜对实施例2所得铜掺杂biof材料进行表征,如图2所示,铜掺杂biof材料由厚度15~30nm的纳米片以及粒径为50~100nm的纳米颗粒混合组成。

  实施例3

  (1)将2mmol铋酸钠,1mmol多聚甲醛,0.1mmol硫酸钛,2mmol氟化钠,0.1mmol聚乙烯醇混合均匀得到原料混合物;将原料混合物和氧化锆球磨球按1:60的质量比加到球磨罐中,通入二氧化碳气体,在转速为1500rpm条件下进行球磨6h,再将热处理产物用去离子水和无水乙醇洗涤除杂、采用过滤进行固液分离,最后将过滤所得的固体产物在100℃下真空干燥6h,即得到5%钛掺杂biof材料。

  (2)采用XRD-6000型X-射线衍射仪对实施例3所制备的钛掺杂biof材料进行测试,如图3所示,图谱没有明显的钛掺杂元素衍射峰,与biof的标准谱图基本一致,说明掺杂元素进入到biof的晶格中形成了固溶体。

  实施例4

  (1)将2mmol铋酸钾,2mmol硫酸钠,0.016mmol氢氧化铁,3mmol氟化铵,0.1mmol丙三醇混合均匀得到原料混合物;将原料混合物和不锈钢球磨球按1:50的质量比加到球磨罐中,通入氩气,在转速为500rpm条件下进行球磨12h,再将热处理产物用去离子水和无水乙醇洗涤除杂、采用过滤进行固液分离,最后将过滤所得的固体产物在90℃下真空干燥12h,即得到8%铁掺杂biof材料。

  (2)将所制备的8%铁掺杂biof样品制成电极片,与氢氧化镍正极片、6mol/L KOH溶液组装成碱性二次电池,采用BTS-3000电池测试仪,在室温下进行对该电池进行循环寿命测试,由图4可知,所制备的电池在1A/g的电流密度下,经过200次充放电循环后保持213mAh/g比容量、为首次比容量的89%,说明其具有良好的循环稳定性能。

  biof 篇三:

  一种制备BiOF光催化剂的方法及催化剂用途

  第一、技术领域

  本发明涉及催化剂制备领域,具体涉及一种制备biof光催化剂的方法及制得的biof催化剂的用途。

  第二、背景技术

  随着化学工业的发展,环境污染日益严重。利用半导体氧化物材料在太阳光照射下表面能受激活化的特性,可有效地氧化分解有机污染物。与传统的净化环境处理方法相比,半导体光催化技术拥有反应条件温和、无二次污染、操作简单和降解效果显著等优势。TiO2是最常见并且是被研究得最多的催化剂之一,但其产生的光生电子空穴对很容易复合,导致电子和空穴不能及时迁移至表面参与氧化还原反应,从而光转化效率较低。因此寻找性能优异的新型光催化材料以获得具有高效光催化活性的光催化剂非常有意义。

  含铋系列复合物有着广泛的用途,不仅可以用于医药行业,还可应用于半导体。由于铋元素相对是一种无毒绿色的金属,近年来在光催化剂的制备上,日益取代含铅、锑、镉、汞等有毒元素的化合物。

  第三、发明内容

  本发明的目的在于提供一种制备biof光催化剂的方法,该方法简单易行、易于大规模推广,能制得催化活性高的氟化氧铋光催化剂;

  本发明的另一目的在于提供所述制备方法制得的biof光催化剂,该方法制得的biof催化剂催化活性更高;

  本发明的还一目的在于提供该biof光催化剂在催化降解有机污染物方面的应用。

  上述目的是通过如下技术方案实现的:

  一种制备biof光催化剂的方法,包括如下步骤:

  (1)四氢呋喃水溶液的制备:向水中加入四氢呋喃,四氢呋喃与水的体积比为1:2~5:1,搅拌;

  (2)水浴溶解:向四氢呋喃水溶液中加入硝酸铋和氢氟酸,75℃~85℃恒温水浴下搅拌20~40分钟,使硝酸铋溶解,制成硝酸铋浓度为0.95mmol/30ml~1.05mmol/30ml的混合溶液,铋元素与氟元素的摩尔比为1:1.9~1:2.1;

  (3)水热反应:将上述混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬中,120~160℃恒温水热反应10~13小时,离心、洗涤、干燥后即得biof光催化剂。

  进一步地,所述制备氟化氧铋光催化剂的方法中,步骤(2)硝酸铋为五水硝酸铋。

  进一步地,所述制备氟化氧铋光催化剂的方法中,步骤(3)恒温水热反应时间为12小时,温度为150℃。

  上述制备方法制得的biof光催化剂。

  上述制备方法制得的biof光催化剂在催化降解有机污染物方面的应用。

  本发明的有益效果:

  1、本发明提供的制备氟化氧铋光催化剂的方法简单易行,易于大规模推广,所制得的biof光催化剂比现有专利报道的方法制得的biof光催化剂催化活性更高。

  2、使用本发明制备方法制备的biof光催化剂可稳定存在,形态好,催化活性高,能够更高效地降解废水溶液中的罗丹明B(RhB)及亚甲基蓝溶液中的亚甲基蓝(MB)。

  第四、附图说明

  图1:实施例1 制备的biof的紫外漫反射图;

  图2:实施例1制备的biof光催化剂对RhB和MB的降解能力曲线;

  图3:实施例1制备的biof与标准卡JCPDS:(73-1595)的比较;

  图4:实施例1制备的biof的SEM图。

  第五、具体实施方式

  下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。

  实施例1:biof光催化剂的制备

  (1)四氢呋喃水溶液的制备:向30ml水中加入30ml四氢呋喃,四氢呋喃与水的体积比为1:1,搅拌;

  (2)水浴溶解:取30ml四氢呋喃水溶液,加入五水硝酸铋0.4851g(1mmol)和氢氟酸1ml(2mmol),80℃恒温水浴下搅拌30分钟,使硝酸铋溶解得到混合溶液;

  (3)水热反应:将上述混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬中,150℃恒温水热反应12小时,3000转/min离心3min,依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤,60℃干燥4h,即得biof光催化剂。

  由图1可知,该催化剂具有紫外吸收,具有紫外光催化活性。由图3可以看出,所制得的催化剂是纯的,且结晶度较高。由图4可以看出,该催化剂的均一性很高。

  实施例2:biof光催化剂的制备

  (1)四氢呋喃水溶液的制备:向20ml水中加入40ml四氢呋喃,四氢呋喃与水的体积比为1:2,搅拌;

  (2)水浴溶解:取30ml四氢呋喃水溶液,加入五水硝酸铋0.4608g(0.95mmol)和氢氟酸0.9ml(1.805mmol),75℃恒温水浴下搅拌40分钟,使硝酸铋溶解得到混合溶液;

  (3)水热反应:将上述混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬中,120℃恒温水热反应13小时,3000转/min离心3min,依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤,60℃干燥4h,即得biof光催化剂。

  所制得催化剂组成与实施例1一致,物理性质和催化活性相似。

  实施例3:biof光催化剂的制备

  (1)四氢呋喃水溶液的制备:向50ml水中加入10ml四氢呋喃,四氢呋喃与水的体积比为5:1,搅拌;

  (2)水浴溶解:取30ml四氢呋喃水溶液,加入五水硝酸铋0.5094g(1.05mmol)和氢氟酸1.1ml(2.205mmol),85℃恒温水浴下搅拌20分钟,使硝酸铋溶解得到混合溶液;

  (3)水热反应:将上述混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬中,160℃恒温水热反应10小时,3000转/min离心3min,依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤,60℃干燥4h,即得biof光催化剂。

  所制得催化剂组成与实施例1一致,物理性质和催化活性相似。

  实施例4:biof对RhB的降解试验,并与文献报道的方法制得的biof对比

  分别称取实施例1和文献方法(出处:W. Su et al.,Scripta Materialia,2010,345–348)制得的biof光催化剂0.1g,分别加入200ml的RhB溶液,RhB浓度为10mg/L。先避光搅拌30min,使染料在催化剂表面达到吸附/脱附平衡。然后开启氙灯光源在紫外光照射下进行光催化反应,上清液用分光光度计检测。根据553nm处吸光值确定降解过程中RhB浓度变化。

  RhB降解情况如图2所示,横坐标为光照时间,纵坐标为照射一段时间后测量的RhB浓度值与RhB初始浓度的比值。从图中可看出,光照120min后,biof能催化降解RhB 70%,比文献方法制备的biof催化剂催化活性高。

  实施例5:biof光催化剂对MB的降解试验

  分别称取实施例1和文献方法(出处:W. Su et al.,Scripta Materialia,2010,345–348)制得的biof光催化剂0.1g,分别加入200ml的MB溶液,MB浓度为4.5mg/L。先避光搅拌30min,使染料在催化剂表面达到吸附/脱附平衡。然后开启氙灯光源在紫外光照射下进行光催化反应,上清液用分光光度计检测。根据668nm处吸光值确定降解过程中MB浓度变化。

  MB降解情况如图2所示,横坐标为光照时间,纵坐标为照射一段时间后测量的MB浓度值与MB初始浓度的比值。从图中可看出,光照30min后,MB染料溶液中MB降解了50%左右。70min后染料降解率达75%,比文献方法制备的biof催化剂催化活性高。

  biof 篇四:

  一种纳米片结构的BiOF电极材料及其制备方法与电化学储能应用

  第一、技术领域

  本发明涉及一种新型的电极材料,具体涉及一种具有均匀纳米片结构的biof电极材料。

  第二、背景技术

  21世纪,大规模储电是当今新能源技术发展的关键问题之一。无论是可再生新能源(如光电与风电)的高效利用,还是基于电动车辆的未来清洁交通,均需要廉价高效的大规模储电作为技术支持。在现有的规模储能方式中,二次电池技术以其简单高效的特点受到广泛的关注, 成为近年来应用发展的主流方向。然而,现有的二次电池体系几乎都难于满足大规模储电的应用要求。传统的铅酸、镉镍电池含有大量有害的重金属元素,大规模应用会污染环境;镍氢、全钒液流电池采用了昂贵的稀有金属,资源与价格上难于满足大规模储电的成本要求。虽然先进的锂离子电池被认为是储能技术的理想体系,但是地球上锂的资源储量能否支持大规模储能应用,仍是备受争议的问题。原则上,适合于大规模储电应用的二次电池体系必须具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点。

  第三、发明内容

  本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷,提供一种具有优越性能的新型电极材料。

  为了达到上述目的,本发明提供了一种均匀纳米片结构的biof电极材料,该biof电极材料的形状为圆形的纳米片,该纳米片直径为0.5-1 μm,厚度为200-250 nm。

  本发明还提供了上述 biof电极材料的制备方法,具体步骤如下:将1.3mmol的五水硝酸铋加入20mL乙二醇中,再加入8mmol的氟化铵,搅拌半小时后,加入15mL 2mol/L的氨水,搅拌三十分钟后,转移到具有聚四氟乙烯内衬高压釜中,在170℃下恒温反应6小时;离心、洗涤、干燥,即得。

  本发明还提供了上述biof电极材料在制备电极方面的应用。

  进一步的,上述电极通过以下方法制备:按照8:1:1的质量比将所述biof电极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合,研磨30分钟,再加入1-甲基-2-吡咯烷酮,涂在碳布上,风干24小时即得。

  本发明相比现有技术具有以下优点:

  本发明采用铋元素进行电极材料制备,绿色无毒,制备得到的电极材料由于具有均匀的纳米片结构展现出良好的电化学性能:在31.25mA/g的电流密度下,有着1366mF/g的比电容,在循环2500圈后,仍然有着89%的初始电容。

  本发明电极材料制备方法简单,成本低廉,重现性好,且作为一种用于钠离子电解质溶液的电极材料比电容高,循环效率高,具有良好的应用前景。

  第四、附图说明

  图1为本发明biof电极材料的扫描电子显微镜(SEM)图;

  图2为本发明biof电极材料的X射线衍射(XRD)图;

  图3为本发明biof电极材料制备得到的工作电极在0.5mol/L的Na2SO4溶液中的充放电曲线,图中,t为时间,V为电压;

  图4为本发明biof电极材料的循环效率图,纵坐标为Cn/C1, 分别为第n次、第一次循环的放电容量,横坐标为循环次数。

  第五、具体实施方式

  下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

  产品制备实施例

  室温下,在烧杯中将1.3 mmol的五水硝酸铋加入20mL乙二醇里,再加入8mmol的氟化铵,搅拌半小时,然后加入15ml 2mol/l的氨水,搅拌三十分钟,接下来转移到具有聚四氟乙烯内衬高压釜中,170℃恒温反应6小时;反应后,离心分离得到固体物,,然后洗涤、干燥,得产品。

  将制备得到的产品进行电子显微镜扫描,如图1所示,产品形状为圆形片状,该纳米片直径大小为0.5-1 μm,厚度为200-250 nm。

  如图2所示,X射线衍射图与标准卡JCPDS:86-1648进行对比,所制得产品为纯biof晶体。

  性能测试实施例

  工作电极制备:按照8:1:1的质量比将上述制备得到的biof电极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合,研磨30分钟;再加入1-2毫升1-甲基-2-吡咯烷酮,涂在厚度为0.111 mm碳布上,涂层厚度100 μm左右,风干24小时,制得电极。

  将biof工作电极在0.5mol/L的Na2SO4溶液中浸泡,用铂丝作为正极,Hg/HgO作为参比电极,在0-0.7V的电压下测量biof工作电极的充放电曲线,并根据公式:

  (1)。

  计算不同电流密度下的比电容,其中I为电流大小,t为放电时间,△V为电压差,m为biof、乙炔黑和聚偏氟乙烯总质量。

  如图3所示,本发明biof电极材料具有良好的线性充放电曲线,库伦效率达到95%以上,在31.25mA/g电流密度下,比电容达到1366 mF/g,表明具有较高的电荷存储能力。

  将电极浸泡在0.5mol/L的Na2SO4溶液中,用铂丝作为正极,Hg/HgO作为参比电极,在0-0.7V的电压下测量biof的充放电曲线,并每125循环取一点,并根据(1)的公式算出电容值,除以初始电容值,得到对应圈数的效率。

  如图4所示,本发明biof电极经过2500循环后,仍有89%的电容量,表明该材料具有较高的循环性能。

  biof 篇五:

  一种BiOF包覆的镍锰酸锂正极材料的制备方法

  第一、技术领域

  本发明涉及废气处理技术领域,具体涉及一种biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法。

  第二、背景技术

  随着电动汽车的发展,对于电极材料的要求越来越高,尤其是正极材料,镍锰酸锂正极材料具有较高的电压平台,因此作为动力电池材料具有广泛的应用前景。目前,镍锰酸锂材料在使用中存在电化学循环性能比较差的问题。为解决这一问题,目前的研究主要集中在金属离子掺入替代部分锰离子,不同元素掺杂后镍锰酸锂材料的电压会发发生变化。

  镍锰酸锂的掺杂包括金属离子掺杂和非金属离子掺杂,金属离子的掺杂主要是采用与O-2键合能力较强的离子取代部分Ni2+,某些金属离子的掺入可以提高电池的工作电压,而掺入非金属离子主要是采用电负性大的离子取代部分O-2。

  Mohamed Aklalouch等采用燃烧法合成了LiCr0.2Ni0.4Mn1.4O4正极材料粉末,将蔗糖与反应原料混合后燃烧得到初步产物,初步产物在不同温度下进行结晶化处理,制备颗粒尺寸大小不同的粉末材料。研究者重点研究了不同颗粒尺寸的材料在25,55℃下的电化学性能,研究表明,合成温度较低、颗粒尺寸小的粉末表现出较高的容量,但是颗粒尺寸小的粉末表现出较差的循环稳定性,750℃条件下处理的材料在55℃下循环不到40次比容量降到80mAh/g以下

  第三、发明内容

  本发明旨在提供一种biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法,以氧化镍、碳酸锰和碳酸锂为原料,并加入碳单质,制得纯相镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,并对该正极材料进行biof包覆,所得biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料在循环100次后比容量保持率为88.9%,极大提高了镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的循环稳定性能。

  本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法,包括以下步骤:

  (1)称取0.37g氧化镍、1.75g碳酸锰和0.82g碳酸锂,将三者放入球磨机中,然后加入0.67g石墨粉,将上述四种物料搅拌均匀,得到混合料一,再向混合料一中加入氧化锆球,然后以转速为300r/min球磨5h,得到均匀的混合料二;

  (2)将球磨后的混合料二放入烘箱进行烧结,烧结后自然冷却至室温,得到镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料;

  (3)将Bi(NO3)3·5H2O溶于去离子水中,加入质量分数为15%的柠檬酸溶液和氟化铵晶体,用氨水调节pH为8-9;

  (4)将步骤(3)所得溶液与步骤(2)所得镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料混合均匀,放入烘箱中于90℃烘干,然后进行烧结,先升温至300℃保温1.5h,再升温至500℃下烧结3h,得到biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料粉末。

  本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

  前述的一种biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法,其中,步骤(1)氧化锆球与混合料一的质量比为12:1。

  前述的一种biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法,其中,步骤(2)烧结的具体过程为:先升温至500℃保温1h,然后升温至900℃烧结3h。

  前述的一种biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法,其中,步骤(3)所述柠檬酸、氟化铵晶体、Bi(NO3)3·5H2O的质量比为1:1.5:3。

  前述的一种biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备方法,其中,步骤(4)所得biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料粉末的首次放电比容量为135mAh/g,循环100次后,该biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料粉末的比容量保持在120mAh/g。

  本发明以氧化镍、碳酸锰和碳酸锂为原料,并加入碳单质,制得的纯相镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料在循环100次后,比容量保持率为61.5%,对该镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料进行biof包覆后,在循环100次后,该biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料粉末的比容量保持率为88.9%,极大提高了材料的循环稳定性能。

  第四、附图说明

  无

  第五、具体实施方式

  以下参照具体的实施例来说明本发明。这些实施例仅用于说明本发明,其不以任何方式限制本发明的范围。

  实施例1

  (1)称取0.37g氧化镍、1.75g碳酸锰和0.82g碳酸锂,将三者放入球磨机中,然后加入0.67g石墨粉,将上述四种物料搅拌均匀,得到混合料一,再向混合料一中加入氧化锆球,其中,氧化锆球与混合料一的质量比为12:1,以转速为300r/min球磨5h,得到均匀的混合料二;

  (2)将球磨后的混合料二放入烘箱进行烧结,先升温至500℃保温1h,然后升温至900℃烧结3h,烧结后自然冷却至室温,得到镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料;

  (3)将Bi(NO3)3·5H2O溶于去离子水中,加入质量分数为15%的柠檬酸溶液和氟化铵晶体(NH4F),用氨水调节pH为8-9,其中,柠檬酸、氟化铵晶体、Bi(NO3)3·5H2O的质量比为1:1.5:3;

  (4)将步骤(3)所得溶液与步骤(2)所得镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料混合均匀,放入烘箱中于90℃烘干,然后进行烧结,先升温至300℃保温1.5h,再升温至500℃下烧结3h,得到biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料粉末。

  经测试,所得纯相镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料首次放电比容量为130mAh/g,循环100次后,比容量为80mAh/g。biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料粉末的首次放电比容量为135mAh/g,循环100次后,该biof包覆的镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料粉末的比容量保持在120mAh/g。说明对镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正极材料进行biof包覆后,提高了材料的循环稳定性能。

  以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

《biof 氟氧化铋应用集合五篇.doc》
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