第二篇礬酸鉍制備方法綜述

1、礬酸鉍的制法綜述及應(yīng)用研究進(jìn)展 摘要 礬酸鉍是一種新型的可見(jiàn)光催化劑，其本身沒(méi)有毒性，帶隙較窄，具有明亮的色澤，良好的耐腐蝕性，光催化等性能，在顏料和光催化降解等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文從釩酸鉍的各種制備方法的介紹、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、影響條件、優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比以及應(yīng)用等對(duì)溶膠-凝膠法、水熱合成法、微乳液法、微波輔助加熱法、液相沉淀法、化學(xué)沉淀法、均相沉淀法、化學(xué)浴沉積法、金屬有機(jī)分解法、強(qiáng)迫水解法、低溫固相法、高溫固相合成法這些制備方法進(jìn)行了總結(jié)綜述。關(guān)鍵詞: 礬酸鉍,制備方法,優(yōu)缺點(diǎn),影響因素,應(yīng)用 目錄一、引言3二、制備方法51、溶膠-凝膠法52 、水熱合成法63、微乳液法64、微波輔助加熱法75、液相

2、沉淀法86、化學(xué)沉淀法（共沉淀法）97、均相沉淀法（均勻沉淀法）108、化學(xué)浴沉積法119、金屬有機(jī)分解法1210、強(qiáng)迫水解法1311、低溫固相法1412、高溫固相合成法15三、總結(jié)16四、參考文獻(xiàn)17一、引言1964年，首次人工合成了單斜相褐憶妮礦衍生結(jié)構(gòu)的釩酸鉍（BiVO4）。此后，人們對(duì)BiVO4的性質(zhì)，應(yīng)用及制備進(jìn)行了越來(lái)越廣泛的研究。1釩酸鉍是一種性能優(yōu)良的黃色無(wú)機(jī)顏料,由于具有無(wú)毒、耐腐蝕及良好的色澤等優(yōu)良性能,可用來(lái)代替含有鉛、鎘、鉻等有毒元素的顏料,廣泛應(yīng)用于熒光及激光材料領(lǐng)域、鋰離子電池的陰極材料、光催化領(lǐng)域、汽車(chē)面漆、高級(jí)油墨、工業(yè)涂料、塑料制品等領(lǐng)域。2BiVO4的基本結(jié)

3、構(gòu)如圖所示，化學(xué)通式為Bi2O22+VO3.5口0.52-，其中口表示在氧八面體中固有的氧離子空缺，圖中深色球表示Bi，最右邊的表示Bi2O22+，BiVO4是一種非TiO2基的可見(jiàn)光半導(dǎo)體光催化劑。1BiVO4主要有種晶型：四方鋯石型（z-t）、單斜白鎢礦型結(jié)構(gòu)（s-m）和四方白鎢礦型結(jié)構(gòu)（s-t），其中單斜晶相釩酸鉍的禁帶寬度為2.324eV，它足夠高的價(jià)帶完全可以實(shí)現(xiàn)空穴（h+）對(duì)有機(jī)污染物的降解在單斜白鎢礦BiVO4的結(jié)構(gòu)中：每個(gè)鉍和6個(gè)氧組成BiO6八面體，每個(gè)釩和4個(gè)氧組成VO4四面體，BiO6八面體之間以相鄰交替，而VO4之間不接觸，Bi原子在8個(gè)VO4四面體環(huán)繞之下，和VO4之

4、間共一個(gè)氧原子，構(gòu)成的結(jié)構(gòu)之間有一定的層間距該結(jié)構(gòu)對(duì)光吸收的帶隙能起決定作用，通常都是其中的O2p提供價(jià)帶，過(guò)渡元素V的空d軌道提供導(dǎo)帶；BiVO4（z-t）和BiVO4（s-m）紫外光區(qū)的吸收主要是借助于電子從O2p軌道躍遷到V3軌道，而可見(jiàn)光區(qū)的吸收則是借助于電子從Bi6s軌道或者Bi6s和O2p的雜化軌道躍遷到V3道。3其中，當(dāng)四方鋯石可以在加熱的條件下向單斜白鎢礦結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化（加熱到670770K時(shí)），單斜白鎢礦和四方白鎢礦型也可以相互轉(zhuǎn)化（528K）。如圖3所示四方單斜相BiVO4的可見(jiàn)光活性最高。具有白鎢礦結(jié)構(gòu)（單斜晶系）的BiVO4在可見(jiàn)光照射下表現(xiàn)出極好的催化活性，比典型的光催化劑

5、WO（禁帶2.8eV）具有更高制氧活性，在450nm處的量子效率可以達(dá)到9%。這使得BiVO4在可見(jiàn)光催化領(lǐng)域的研究越來(lái)越受到重視。1本文就近幾年來(lái)BiVO4光催化劑的研究，綜述了BiVO4光催化劑的多種制備方法、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、影響因素、優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展。二、制備方法1、溶膠-凝膠法1.1 方法介紹溶膠凝膠法就是用含有高化學(xué)活性組分的化合物作為前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解，縮合等化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿(mǎn)了失去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。11.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程謝寶平5以Bi(NO3)3

6、83;5H2O,NH4VO3為主要原料，檸檬酸作為絡(luò)合劑。按1:2的摩爾比稱(chēng)取Bi(NO3)3·5H2O和檸檬酸，同時(shí)將檸檬酸加入到預(yù)先用適量稀硝酸溶解的Bi(NO3)3·5H2O溶液中，加入適量超純水，并用氨水調(diào)節(jié)至所需pH值；按上述的摩爾比例稱(chēng)取NH4VO3和檸檬酸，溶于適量沸騰的超純水中。按Bi:V=1:1摩爾比混合上述兩種溶液，用稀硝酸或氨水調(diào)節(jié)到所需pH值后，持續(xù)攪拌下80反應(yīng)一段時(shí)間即可得到暗綠色溶膠。用制得的溶膠來(lái)做降解羅丹明的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明添加有BiVO4催化劑的羅丹明溶液經(jīng)可見(jiàn)光輻照5h后，其脫色率達(dá)到90.6%，而沒(méi)有加催化劑的羅丹明溶液經(jīng)可見(jiàn)光輻照5h

7、后的脫色率僅為27.4%，由此可證明，BiVO4在可見(jiàn)光下具有較好的催化活性。1.3 影響因素pH、溫度、前驅(qū)物濃度、反應(yīng)時(shí)間等1.4 優(yōu)點(diǎn)通過(guò)該方法可低溫合成氧化物，使得低溫亞穩(wěn)相化合物的制備成為可能，同時(shí)可避免高溫雜相的出現(xiàn)，產(chǎn)物的純度較高。另外，低溫處理產(chǎn)物的粒徑小比表面積大、材料的均勻性高，其多成分稀溶液是分子級(jí)或原子級(jí)別的混合。21.5 應(yīng)用通過(guò)溶膠-凝膠法合成的材料在組成和形貌上具有高度的均一性，在材料的制備中應(yīng)用廣泛。2 、水熱合成法2.1 方法介紹水熱合成法是指在密閉反應(yīng)器（高壓釜）中，高溫高壓條件下制備無(wú)機(jī)材料的一種軟化學(xué)方法。2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程陳穎，李慧，趙連成6等以Bi(N

8、O3)3·5H2O和NH4VO3為主要原料，用水熱合成法制備出了BiVO4。其制備過(guò)程如下：在室溫下，將一定量的NH4VO3和NaOH，加蒸餾水配成溶液；同時(shí)取一定量的HNO3和Bi(NO3)3·5H2O，加入一定量的蒸餾水配成溶液。將這兩種溶液充分混合，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，然后將溶液放置于特氟龍襯里的不銹鋼水熱反應(yīng)釜，恒溫反應(yīng)一段時(shí)間，自然冷卻到室溫，用無(wú)水乙醇洗滌。用射線(xiàn)衍射、傅里葉紅外、紫外可見(jiàn)吸收光譜、比表面積等表征手段對(duì)制備的產(chǎn)品進(jìn)行分析。并得出結(jié)論，pH值為9，反應(yīng)時(shí)間7h，反應(yīng)溫度200為適宜的合成條件，通過(guò)水熱合成的BiVO4已生成理想的晶相，且達(dá)到適宜

9、結(jié)晶水平，無(wú)須焙燒處理。2.3 影響因素其反應(yīng)體系的pH值、溫度、保溫時(shí)間、前驅(qū)溶液濃度、溶劑組成、礦化劑（外加電解質(zhì)）等因素都對(duì)納米顆粒晶型、形貌、晶粒大小、比表面積等有重要影響。2.4 優(yōu)缺點(diǎn)此方法制備的粉體具有很多優(yōu)點(diǎn)，如：結(jié)晶完好、分散性好、純度高、粒度分布窄等，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)條件來(lái)達(dá)到形貌可控。該方法避免了一般濕法化學(xué)需要燒結(jié)生成氧化物過(guò)程中顆粒團(tuán)聚的發(fā)生，從而減少了需要對(duì)粗顆粒進(jìn)行研磨而引入雜質(zhì)的可能性。但水熱法加熱速率慢、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、熱量分布不均勻、溫度梯度大。2.5 應(yīng)用水熱法目前廣泛用于各種納米顆粒的制備。3、微乳液法3.1 方法介紹兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下

10、形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、聚結(jié)、團(tuán)聚、熱處理后得納米粒子。3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程彭秧7在聚乙二醇環(huán)己烷水的乳液體系中，超聲條件下制備了能響應(yīng)于太陽(yáng)光的磚形BiVO4微米棒光催化材料結(jié)果表明，所制備的光催化劑為單斜晶系結(jié)構(gòu)的磚形微米棒，是由直徑為3050nm的納米粒子組成制備的光催化劑光吸收特性表明，其禁帶寬度約為2.18eV，在紫外和可見(jiàn)光區(qū)均有較強(qiáng)的光吸收性能。3.3 影響因素溶劑濃度、Ph、溫度等3.4 優(yōu)點(diǎn)微乳液體系是一種熱力學(xué)穩(wěn)定的混合體系,具有合成溫度低、產(chǎn)物粒徑小、晶粒相貌可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),在材料合成領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛。3.5 應(yīng)用其特點(diǎn)粒子的單分散和界面性好，族半導(dǎo)體納米粒子多用此法制備。4

11、、微波輔助加熱法4.1 方法介紹微波合成是把某些能夠被微波介電加熱的物質(zhì)置于微波場(chǎng)中進(jìn)行加熱,使之發(fā)生反應(yīng),從而得到所需產(chǎn)品的一種新技術(shù)。4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程劉冰晶8采用微波輔助加熱法以NaVO3溶液和Bi(NO3)3·5H2O的硝酸溶液為反應(yīng)物,在1040min內(nèi)合成了納米釩酸鉍粉末。制備過(guò)程如下：將V2O5按Na/V物質(zhì)的量比11溶入NaOH溶液(1mol·L-1)中,制得NaVO3溶液,將Bi(NO3)3·5H2O溶于濃硝酸中。分別向上述兩種溶液中,添加十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。將上述兩種溶液按照nV/nBi為11混合攪拌均勻,制成BiVO4的前驅(qū)體。將

12、前驅(qū)體放入微波爐中(GalanzWP700,700W),在17%額定輸出功率(約為119w)下加熱1040min后,冷卻,用去離子水洗滌、干燥。利用XRD、FTIR、TEM、UV-Vis等手段研究了反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及形貌的影響。經(jīng)測(cè)定反應(yīng)10min時(shí),得到純的四方相BiVO4,隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),逐漸出現(xiàn)單斜相的衍射峰,當(dāng)反應(yīng)40min時(shí),獲得純的單斜相BiVO4。同時(shí)XRD和IR結(jié)果證明了相轉(zhuǎn)變的過(guò)程。TEM分析表明不同的反應(yīng)時(shí)間條件下樣品呈現(xiàn)不同的形貌。不同反應(yīng)時(shí)間下獲得樣品的光催化性能的結(jié)果表明,微波反應(yīng)時(shí)間對(duì)BiVO4結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變及光催化性能的改變起到了重要的作用。4.3 影響因素反應(yīng)

13、時(shí)間對(duì)所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、形貌及光催化性能起了很重要的影響。微波反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)越有利于單斜相BiVO4的制備。4.4 優(yōu)點(diǎn)與其他合成方法相比,反應(yīng)時(shí)間大大縮短,提高了合成效率。并且能夠通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間,來(lái)控制合成純的四方相和單斜相、調(diào)變其晶相組成。,合成方法十分簡(jiǎn)單,是一種環(huán)境友好的快速合成工藝。4.5 應(yīng)用微波合成技術(shù)能夠在短時(shí)間、低溫下合成純度高、粒度細(xì)的功能粉末。5、液相沉淀法5.1 方法介紹液相沉淀法是由液相進(jìn)行化學(xué)制取的最常用方法.把沉淀劑加入金屬鹽溶液中進(jìn)行沉淀處理.再將沉淀物加熱分解則可得到所需的產(chǎn)品.根據(jù)最終產(chǎn)物的性質(zhì)決定是否進(jìn)行熱分解處理。5.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程高善民9等人將Bi(NO3

14、)3·5H2O和NH4VO3分別溶解在4mol/L的硝酸溶液中,使其濃度在0.050.20mol/L范圍內(nèi),然后在室溫(16)下將NH4VO3的硝酸溶液加到Bi(NO3)3·5H2O的溶液中,并控制V、Bi物質(zhì)的量比為11,通過(guò)滴加用蒸餾水稀釋1倍的氨水溶液調(diào)節(jié)pH值。為了考察不同溫度對(duì)結(jié)果的影響,通過(guò)水浴加熱控制反應(yīng)溫度；為了考察不同起始原料對(duì)結(jié)果的影響,制備N(xiāo)aVO3溶液作為V源與Bi(NO3)3·5H2O溶液進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)完畢后,將沉淀過(guò)濾、水洗、乙醇洗滌,并在80下真空干燥2h,然后采用X-射線(xiàn)衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和紫外-可見(jiàn)吸收光譜(

15、UV-Vis)技術(shù)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析表征。5.3 影響因素不同起始原料并控制反應(yīng)溫度和pH值,制備得到不同形貌和結(jié)構(gòu)的納米BiVO4。采用NH4VO3作V源,室溫下可直接制備得到結(jié)晶好的四方晶系硅酸鋯型BiVO4球形納米顆粒,提高反應(yīng)液pH值或升高溫度,可得到單斜晶系白鎢礦型BiVO4；采用NaVO3作為V源,室溫下可直接得到單斜晶系白鎢礦型片狀BiVO4。加入不同類(lèi)型表面活性劑則得到不同形貌的BiVO4。5.4 優(yōu)缺點(diǎn)在較低的反應(yīng)溫度和較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi),應(yīng)用沉淀法制備得到了不同晶型和形貌的BiVO4。但液相沉淀法存在步驟多、易導(dǎo)致組份損失，得到的粉體顆粒尺寸分布寬、易團(tuán)聚和比表面積小等問(wèn)題。5.

16、5 應(yīng)用主要用于氧化物或復(fù)合氧化物超微粉體的制備及某些金屬超微粉體的制備。6、化學(xué)沉淀法（共沉淀法）6.1 方法介紹共沉淀法一般是按一定比例把可溶性的金屬鹽類(lèi)配成溶液，然后通過(guò)加入合適的沉淀劑使金屬離子同時(shí)沉淀下來(lái)以便形成均勻的沉淀物，為了形成較好的粒子，需要調(diào)節(jié)溶液的濃度和pH值等條件，然后再對(duì)沉淀物進(jìn)行固液分離、洗滌、干燥以及加熱分解而制得粉末產(chǎn)品?；瘜W(xué)沉淀法制備BiVO4的反應(yīng)過(guò)程可表示為:Bi(NO3)3+NH4VO3+H2O=BiVO4+NH4NO3+2HNO36.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程張萍，王煥英，許寶恩2等人以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3為主要原料，利用化學(xué)沉淀法制備

17、了BiVO4。其制備過(guò)程如下：首先要配制一定濃度的Bi(NO3)3溶液，因?yàn)锽i(NO3)3容易水解，在配制時(shí)需加入一定量的濃HNO3；同時(shí)將偏釩酸銨溶解在一定濃度的NaOH溶液中，即可得到與Bi(NO3)3溶液等濃度的NH4VO3溶液。先將Bi(NO3)3溶液加入到盛有表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉的燒杯中，再將NH4VO3溶液滴加到等量Bi(NO3)3溶液中，用NaOH溶液調(diào)節(jié)PH值，攪拌反應(yīng)一段時(shí)間后，抽濾，用大量水洗滌沉淀，再用無(wú)水乙醇洗滌（防止產(chǎn)品在干燥和燒結(jié)過(guò)程中顆粒的團(tuán)聚），干燥、600煅燒，即可得到松散的粉末狀釩酸鉍。采用Malvem粒度分布儀、掃描電子顯微鏡和射線(xiàn)衍射儀等對(duì)產(chǎn)品進(jìn)

18、行了表征，并研究出了最佳反應(yīng)條件：反應(yīng)物初始濃度1.0mol/L、溶液PH值為6、反應(yīng)溫度為80、反應(yīng)時(shí)間1h。得出結(jié)論：采用化學(xué)沉淀法，可以制備平均粒徑約300nm，分散性良好的Bi-VO4。6.3 影響因素在一定的粒度范圍內(nèi),顏料越細(xì),其遮蓋力、著色力越強(qiáng),顏料的主色調(diào)和亮度越高。而團(tuán)聚體的形成與其沉淀生成條件,如反應(yīng)物初始濃度、溶液pH值、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等因素有關(guān)。最佳工藝條件為:反應(yīng)物初始濃度為1.0mol/L,溶液pH值為6,反應(yīng)溫度為80并持續(xù)保溫1h,煅燒溫度為600。6.4 優(yōu)缺點(diǎn)化學(xué)沉淀法制備的釩酸鉍，所得粒子粒度較小，均勻性好。溶液成核快、易控制、樣品純度高、工藝設(shè)備簡(jiǎn)

19、單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。但是經(jīng)化學(xué)沉淀法制備的BiVO4粉體容易形成十分有害的團(tuán)聚體,使產(chǎn)物粒徑增大從而影響其顏色。6.5 應(yīng)用采用化學(xué)沉淀法，可以制備平均粒徑約300nm，分散性良好的Bi-VO4;廣泛用于制備窄帶隙半導(dǎo)體光催化劑。7、均相沉淀法（均勻沉淀法）7.1 方法介紹指利用某一化學(xué)反應(yīng)使溶液中的結(jié)晶離子在溶液中緩慢均勻地釋放出來(lái)，通過(guò)控制溶液中沉淀劑的濃度，使溶液中的沉淀處于一種平衡狀態(tài)而均勻地析出。為了使沉淀劑不立刻與被沉淀組分發(fā)生反應(yīng)而迅速生成沉淀，反應(yīng)所需的沉淀劑都是在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中緩慢生成的。7.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程Ke等10采用該方法合成了粒徑為19.438.9nm結(jié)晶良好的球形粒

20、子BiVO4，通過(guò)這種方法制備的單斜BiVO4光吸收邊界可到520nm,因此可以吸收更多的可見(jiàn)光。7.3 影響因素溫度、沉淀劑濃度等7.4 優(yōu)缺點(diǎn)通過(guò)該方法制備的樣品顆粒均勻、致密、便于過(guò)濾洗滌。但用均勻沉淀法仍不能避免后沉淀和混晶共沉淀現(xiàn)象。7.5 應(yīng)用可以反應(yīng)得到金屬氫氧化物或堿式鹽沉淀。8、化學(xué)浴沉積法8.1方法介紹化學(xué)浴沉積技術(shù)(ChemicalBathDeposition,簡(jiǎn)稱(chēng)CBD)是指將經(jīng)過(guò)表面活化處理的襯底浸在沉積液中,不外加電場(chǎng)或其它能量,在常壓、低溫(一般3090)下通過(guò)控制反應(yīng)物的絡(luò)合和化學(xué)反應(yīng),在襯底上沉積薄膜的一種薄膜制備方法。CBD是沉積大面積薄膜的相對(duì)便宜,簡(jiǎn)單的

21、低溫技術(shù)。8.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程按Na/V物質(zhì)的量的比為2的比例將V2O5和NaOH在蒸餾水中混合攪拌至澄清,獲得NaOH過(guò)量的NaVO3(0.5mo/L)儲(chǔ)備液。將1.25mmol的Bi(NO3)3·5H2O與2.5mmol的EDTA-Na2溶解于去離子水中攪拌形成牛奶狀的懸浮液,然后向此懸浮液中緩慢加5mL的NaVO3(0.5mol/L)儲(chǔ)備液。隨著NaVO3溶液的加入與攪拌,混合液逐漸變得澄清,最終溶液pH值為8。停止攪拌后,將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的玻璃襯底垂直放入到混合液中,并連同燒杯一起置于水浴鍋內(nèi),在80和90下處理312h。待反應(yīng)結(jié)束后,取出襯底,用蒸餾水浸洗后,在空氣中涼干即得BiVO

22、4薄膜。8.3影響因素沉積溫度與時(shí)間對(duì)所得產(chǎn)物的平均沉積速率、取相性及形貌起到了很重要的影響。本實(shí)驗(yàn)條件下,高的沉積溫度及長(zhǎng)的沉積時(shí)間均有利于制備高質(zhì)量的BiVO4薄膜。8.4優(yōu)點(diǎn)采用改進(jìn)的CBD技術(shù)在溫和的條件下制備出高取向性的BiVO4薄膜。8.5應(yīng)用目前CBD技術(shù)主要用于金屬硫化物的制備,而人們也逐漸探索將CBD技術(shù)用于金屬氧化物薄膜的制備。近年來(lái),通過(guò)選擇合適的金屬配合劑及控制反應(yīng)條件,一些氧化物薄膜如TiO2、SnO2、Fe3O4等已經(jīng)成功地用CBD技術(shù)制備出來(lái)。9、金屬有機(jī)分解法9.1 方法介紹金屬有機(jī)分解法（MOD）也是合成氧化物的一種有效方法。其主要原理是:配合物與目標(biāo)金屬離子

23、形成符合一定配合比、分散均勻的前驅(qū)體，然后再通過(guò)加熱使有機(jī)配體去除后即可得到所需要的氧化物。9.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程Zhang等11利用改進(jìn)的MOD方法制備了尺寸為200300nm的二次團(tuán)聚體顆粒構(gòu)成的薄膜電極，在波長(zhǎng)>400nm的疝燈光照和外壓條件下降解苯酚，8h后苯酚的降解率達(dá)到95.6%，并且該方法所制備的薄膜電極的穩(wěn)定性較好。9.3 影響因素通過(guò)改變沉積次數(shù)可以改變薄膜的厚度、金屬有機(jī)化合物的選擇、配料,涂敷,烘干,熱解,退火等過(guò)程的控制。9.4 優(yōu)缺點(diǎn)MOD法克服了傳統(tǒng)的其他制備膜方法的不足,其工藝簡(jiǎn)單,成分在溶液中分子間混合均勻由于不需經(jīng)過(guò)凝膠過(guò)程,使得溶液的穩(wěn)定性大為改善,而且熱處

24、理溫度較低,因而具有很大的發(fā)展?jié)摿?。但大多?shù)前驅(qū)體原料均需實(shí)驗(yàn)室合成,由于有些金屬氧化物較難溶解,使得制備周期變長(zhǎng),而且重復(fù)性較差;此外,從濕膜到燒成無(wú)機(jī)膜其體積的變化通常很大,常導(dǎo)致膜產(chǎn)生微裂紋,因此,前驅(qū)體金屬有機(jī)化合物的制備方法及一些工藝參數(shù)仍需要進(jìn)一步優(yōu)化完善。9.5 應(yīng)用用于在SOFC電池燃料極或空氣極上形成電解質(zhì)膜或連接極膜,是一種有效而重要的方法,在電子工業(yè)領(lǐng)域中有廣闊的發(fā)展前景。10、強(qiáng)迫水解法10.1 方法介紹利用溶液在密閉靜態(tài)環(huán)境下或回流動(dòng)態(tài)開(kāi)放環(huán)境,并引人結(jié)晶生長(zhǎng)助劑，實(shí)現(xiàn)在較高起始濃度和較短水解時(shí)間條件下，強(qiáng)迫水解制備出顆粒比較均勻、形貌比較完整的紡錘形粒子,并進(jìn)而制成

25、無(wú)極磁粉。10.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程德國(guó)專(zhuān)利提出的一種制備方法為：將Bi(NO3)3溶液加入到含可溶性磷酸鹽、NH4VO3的溶液中，調(diào)pH為36.5，加熱至100，并加入更多的堿液使pH值保持一定，經(jīng)0.55h后調(diào)pH值為25并攪拌1h,后調(diào)pH值為58，保持pH值加熱至回流溫度，并繼續(xù)加熱0.55h。410.3 影響因素PH、溫度、反應(yīng)物濃度10.4 優(yōu)缺點(diǎn)通過(guò)強(qiáng)迫水解方法可以進(jìn)行均相沉淀。該法得到的產(chǎn)品顆粒均勻、致密,便于過(guò)濾洗滌,是目前工業(yè)化看好的一種方法。但此法亦因成本太高,難于推廣應(yīng)用。10.5 應(yīng)用制備紡錘體粒子、無(wú)極磁粉。11、低溫固相法11.1 方法介紹低溫固相反應(yīng)又叫室溫固相反應(yīng)，指

26、的是在室溫或近室溫（<=100）的條件下，固相化合物之間所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。11.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程肖強(qiáng)華12等人以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3為原料，采用一種新的低溫固相法，通過(guò)控制研磨時(shí)間選擇性制備高質(zhì)量的單斜相BiVO4。制備過(guò)程如下：將5.0mmol(2.45g)Bi(NO3)3·5H2O與5.0mmol(0.58g)NH4VO3混合均勻后在瑪瑙研缽中充分研磨直至形成紅褐色漿狀液。停止研磨后，將紅褐色漿狀液轉(zhuǎn)移至氧化鋁坩堝，然后放置于烘箱中在120下烘12h。待反應(yīng)結(jié)束后，從坩堝中取出產(chǎn)物，用蒸餾水、無(wú)水乙醇各洗3次，離心分離后所得產(chǎn)物在真空中60干燥4h

27、即得到釩酸鉍樣品。11.3 影響因素采用低溫固相法可以通過(guò)控制研磨時(shí)間在溫和的條件下選擇性制備出混合相和單斜相結(jié)構(gòu)的BiVO4。研磨時(shí)間、干燥時(shí)間、水含量對(duì)產(chǎn)物晶相結(jié)構(gòu)有很重要的影響，本實(shí)驗(yàn)條件下，較長(zhǎng)的研磨及干燥時(shí)間、水的存在均有利于制備高質(zhì)量的單斜相BiVO4；同時(shí)初步研究發(fā)現(xiàn)合成溫度低的重要原因是研磨的作用。11.4 優(yōu)缺點(diǎn)該方法具有合成溫度較低，能耗較少，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。該方法合成的產(chǎn)物顆粒尺寸較小且均勻。固態(tài)反應(yīng)法生產(chǎn)能耗大，顆粒偏大、形貌較難控制、易行成非化學(xué)計(jì)量和結(jié)構(gòu)缺陷。11.5 應(yīng)用低溫固相法通過(guò)控制研磨時(shí)間可以選擇性制備單斜相BiVO4。12、高溫固相合

28、成法12.1 方法介紹高溫固相合成法是將兩種或兩種以上金屬化合物均勻混合后，在高溫條件下使反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制備化合物的一種方法，反應(yīng)方程簡(jiǎn)式為A(s)+B(s)C(s)。C(s)在A(s)和B(s)的接觸面生成后，依靠其離子擴(kuò)散而進(jìn)一步完成反應(yīng)。12.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程將兩種或兩種以上金屬化合物均勻混合后，在高溫條件下使反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制備化合物。12.3 影響因素因?yàn)殡x子在固相中的擴(kuò)散速度很慢，所以高溫下的加熱時(shí)間、初始物料的顆粒尺寸以及物料間混合的均勻性等對(duì)反應(yīng)過(guò)程都有很重要的影響。12.4 缺點(diǎn)（1）只能獲得高溫穩(wěn)定相化合物，得不到可能具有更高光催化活性的低溫亞穩(wěn)態(tài)鉍氧化合物；（2）采用高

29、溫固相合成法得到的光催化劑的粒徑比較大、比表面積小、光催化效率低、且不能直接實(shí)現(xiàn)催化劑的固載等。因此通過(guò)該方法制備納米級(jí)、高性能的BiVO4光催化劑的研究相對(duì)較少。12.5 應(yīng)用高溫固相合成法（SSR）是諸多制備復(fù)合氧化物光催化劑方法中最常用的一種。三、總結(jié)由于BiVO4結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在制備過(guò)程中，許多因素都會(huì)影響到產(chǎn)物晶相的結(jié)構(gòu)以及晶體的生長(zhǎng)。溶膠-凝膠法、水熱合成法、微乳液法、微波輔助加熱法、化學(xué)沉淀法這幾種合成BiVO4粉末的制備方法相對(duì)簡(jiǎn)單,是環(huán)境友好的快速合成工藝?；瘜W(xué)浴沉積法、金屬有機(jī)分解法可以在溫和的條件下制備出高取向性的BiVO4薄膜。目前制約BiVO4進(jìn)一步發(fā)展的主要原因在于量子產(chǎn)率較低，因此在以后的研究中，對(duì)現(xiàn)有BiVO4制備方法的改進(jìn)以及提高其量子產(chǎn)率是重要的內(nèi)容。另外開(kāi)發(fā)新的獲得高性能可見(jiàn)光響應(yīng)的BiVO4