采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法【專利摘要】本發(fā)明屬無機材料磷酸鉍的制備研究領(lǐng)域，尤其涉及一種采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，按如下步驟實施：（1）咪唑磷酸二氫鹽型離子液體制備：將N-甲基咪唑溶于去離子水中，滴加磷酸，攪拌；將混合液中的水及未反應(yīng)的原料脫除，得到淺黃色粘稠液體，即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體；（2）將硝酸鉍及咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到取離子水中，超聲，離心分離沉淀，洗滌，干燥，即得目的產(chǎn)物紡錘形磷酸鉍。本發(fā)明采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體制備紡錘形磷酸鉍，簡單易操作，成本低，制得的產(chǎn)品純度高，有望大批量生產(chǎn)?！緦＠f明】【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬無機材料磷酸鉍的制備研究領(lǐng)域，尤其涉及一種采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法。采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法【
背景技術(shù)：
】[0002]當今社會，能源危機和環(huán)境污染成為阻礙人類進步的關(guān)鍵問題【邱明艷，張?zhí)煊?，李彬?材料導報A:綜述篇，2012,26(3):48-52.】，如何解決這兩個棘手的難題成為眾多學者的研究的熱點，光催化反應(yīng)是利用紫外或可見光能轉(zhuǎn)換成為化學反應(yīng)所需的能量產(chǎn)生催化作用，使周圍的氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化能力的自由基，可分解大部分的有機污染物和無機物質(zhì)。光催化制氫技術(shù)一旦獲得突破可有效緩解能源危機。但是，現(xiàn)行的氧化物型光催化效果較差，為了克服這一缺點，人們從開發(fā)了諸如AgP04，BiOx(X=Cl，Br，I)，BiW06，81?04等新型光催化劑來改善其光催化性能。其中BiP04是一種新型的高活性鉍系催化劑，其光催化活性超P25。[0003]近年來，一種被稱為離子液體的"綠色溶劑"受到了廣泛的關(guān)注。離子液具有很多優(yōu)點，如低揮發(fā)性、低熔點、寬液程、較強的靜電場、較寬的電化學窗口、良好的導電與導熱性、良好的透光性與高折光率、高熱容、高穩(wěn)定性、選擇性溶解能力與可設(shè)計性。離子液體優(yōu)良的特性已經(jīng)在一定程度上影響了材料科學的發(fā)展。例如，離子液體可以作為制備納米材料的介質(zhì)[LiuXD,MaJM,PengP,etal.One-PotHydrothermalSynthesisofZnSeHollowNanospheresfromanIonicLiquidPrecursor[J].Langmuir,2010,26(12),9968-9973.26]，反應(yīng)試劑[XiaJX,YinS,LiΗM,etal.Improvedvisiblelightphotocatalyticactivityofsphere-likeBiOBrhollowandporousstructuressynthesizedviaareactableionicliquid[J].DaltonTrans.,2011,40，5249-5258]以及作為反應(yīng)助劑調(diào)控納米材料的形貌粒徑等[胡曉宇，劉千閣，卓克壘等。咪唑類離子液體輔助水熱法合成棒狀微/納米ZnO晶體[J].高等學?；瘜W學報，2013,34(2):324-320.；DindaE,SiS,KotalA,etal.NovelAscorbicAcidBasedIonicLiquidsfortheInSituSynthesisofQuasi-SphericalandAnisotropicGoldNanostructuresinAqueousMedium[J]·Chem.Eur.J·,2008,14:5528-5537·]，為制備高活性的催化劑提供了一條思路。【
發(fā)明內(nèi)容】[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，成本低，目的產(chǎn)物收率高的制備紡錘形磷酸鉍的方法。本發(fā)明制備磷酸鉍的方法，系采用咪唑磷酸二氫鹽，其既是反應(yīng)物又是形貌調(diào)控劑。[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。[0006]采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，可按如下步驟實施。[0007](1)咪唑磷酸二氫鹽型離子液體制備：將N-甲基咪唑溶于去離子水中，滴加磷酸，攪拌；將混合液中的水及未反應(yīng)的原料脫除，得到淺黃色粘稠液體，即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。[0008](2)將硝酸鉍及咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到取離子水中，超聲，離心分離沉淀，洗滌，干燥，即得目的產(chǎn)物紡錘形磷酸鉍。[0009]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述步驟（1)中，N-甲基咪唑與磷酸的摩爾比為1:1。[0010]進一步地，本發(fā)明所述步驟（1)中，在60°C下，攪拌2h。[0011]更進一步地，本發(fā)明所述步驟（2)中，硝酸鉍與咪唑磷酸二氫鹽的摩爾比為1:1。[0012]更進一步地，本發(fā)明所述步驟（2)中，硝酸鉍加入量為4.85?9.70g;咪唑磷酸二氫鹽的加入量為1.85?3.70g。[0013]更進一步地，本發(fā)明所述步驟（2)中，超聲溫度為60?90°C，超聲時間為2?4h。優(yōu)選超聲溫度為70°C;優(yōu)選在超聲時間為3h。[0014]更進一步地，本發(fā)明分離產(chǎn)物在90?110°C的干燥箱中干燥6?8h。[0015]本發(fā)明采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體制備紡錘形磷酸鉍，簡單易操作，成本低，制得的產(chǎn)品純度高，有望大批量生產(chǎn)。[0016]在本發(fā)明采用N-甲基咪唑和磷酸為反應(yīng)物合成咪唑磷酸二氫鹽型離子液，并利用這種離子液體作為反應(yīng)物合成紡錘形磷酸鉍，光催化實驗表明，該催化劑光催化活性明顯高于以磷酸二氫鈉合成的磷酸鉍，在反應(yīng)體系中咪唑磷酸二氫鹽既是反應(yīng)物又是形貌調(diào)節(jié)劑?！緦＠綀D】【附圖說明】[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的保護范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。[0018]圖1為本發(fā)明所制樣品的X射線衍射（XRD)譜圖。[0019]圖2-1為本發(fā)明以磷酸二氫鈉為反應(yīng)物制備的BiP04形貌照片。[0020]圖2-2為本發(fā)明以離子液體為反應(yīng)物制備的BiP04形貌照片。[0021]圖3為本發(fā)明分別以離子液體和磷酸二氫鈉制備的BiP04的可見一吸收光譜和能帶隙求解過程圖。[0022]圖4為本發(fā)明分別以離子液體和磷酸二氫鈉制備的BiP04光催化降解羅丹明B效果圖?！揪唧w實施方式】[0023]采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，按如下步驟實施：將0.5?1mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將4.85?9.7g的硝酸鉍和1.85?3.70g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在60?90°C下超聲2?4h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在90?110°C的干燥箱中干燥6?8h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04，記為IL-BiP04。本發(fā)明制備過程中，所有試劑均為商業(yè)產(chǎn)品，無需繁瑣制備。圖1為本發(fā)明所制樣品的X射線衍射（XRD)譜圖；圖中IL-BiP04R表離子液體為反應(yīng)物制備的BiP04,Na-BiP04為以磷酸二氫鈉替代離子液體為反應(yīng)物相同條件下制備的BiP04。[0024]實施例1。[0025]將0.5mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將4.85g的硝酸鉍和1.85g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在60°C下超聲2h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在90°C的干燥箱中干燥6h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04。[0026]實施例2。[0027]將1mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將4.85g的硝酸鉍和1.85g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在60°C下超聲2h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在90°C的干燥箱中干燥6h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04。[0028]實施例3。[0029]將0.5mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將9.7g的硝酸鉍和3.7g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在60°C下超聲2h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在90°C的干燥箱中干燥6h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04。[0030]實施例4。[0031]將0.5mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將4.85g的硝酸鉍和1.85g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在70°C下超聲2h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在90°C的干燥箱中干燥6h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04。[0032]實施例5。[0033]將0.5mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將4.85g的硝酸鉍和1.85g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在80°C下超聲2h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在90°C的干燥箱中干燥6h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04。[0034]實施例6。[0035]將0.5mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將4.85g的硝酸鉍和1.85g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在90°C下超聲2h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在90°C的干燥箱中干燥6h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04。[0036]實施例7。[0037]將0.5mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將4.85g的硝酸鉍和1.85g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在70°C下超聲3h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在90°C的干燥箱中干燥6h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04。[0038]實施例8。[0039]將0.5mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將4.85g的硝酸鉍和1.85g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在70°C下超聲3h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在l〇〇°C的干燥箱中干燥6h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04。[0040]實施例9。[0041]將0.5mol的N-甲基咪唑溶于100mL的去離子水中，按摩爾比1:1滴加磷酸，在60°C下攪拌2h。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將混合液中的水和未反應(yīng)的原料脫除，得到的淺黃色粘稠液體即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體。按等摩爾比將4.85g的硝酸鉍和1.85g的咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到100mL的取離子水中，在70°C下超聲3h，離心分離沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，在1l〇°C的干燥箱中干燥6h，所得產(chǎn)物為紡錘形BiP04。[0042]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)?！緳?quán)利要求】1.一種采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，其特征在于，按如下步驟實施：(1)咪唑磷酸二氫鹽型離子液體制備：將N-甲基咪唑溶于去離子水中，滴加磷酸，攪拌；將混合液中的水及未反應(yīng)的原料脫除，得到淺黃色粘稠液體，即為咪唑磷酸二氫鹽型離子液體；(2)將硝酸鉍及咪唑磷酸二氫鹽離子液體溶解到取離子水中，超聲，離心分離沉淀，洗滌，干燥，即得目的產(chǎn)物紡錘形磷酸鉍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，其特征在于：所述步驟（1)中，N-甲基咪唑與磷酸的摩爾比為1:1。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，其特征在于：所述步驟（1)中，在60°C下，攪拌2h。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，其特征在于：所述步驟（2)中，硝酸鉍與咪唑磷酸二氫鹽的摩爾比為1:1。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，其特征在于：所述步驟（2)中，硝酸鉍加入量為4.85?9.70g;咪唑磷酸二氫鹽的加入量為1.85?3.70g〇6.根據(jù)權(quán)利要求5所述采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，其特征在于：所述步驟（2)中，超聲溫度為60?90°C，超聲時間為2?4h。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述采用咪唑磷酸二氫鹽型離子液體合成紡錘形磷酸鉍的方法，其特征在于：分離產(chǎn)物在90?110°C的干燥箱中干燥6?8h?！疚臋n編號】B01J27/186GK104085869SQ201410337710【公開日】2014年10月8日申請日期:2014年7月16日優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日【發(fā)明者】趙榮祥,李秀萍申請人:遼寧石油化工大學