微納結(jié)構(gòu)氧化鉍材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種氧化祕(mì)材料及制備方法，尤其是一種微納結(jié)構(gòu)氧化祕(mì)材料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 放射性碘作為核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的第一級(jí)產(chǎn)物之一，主要包括長半衰期的碘 129 (半衰期為1.57 X 107年）和短半衰期的碘131 (半衰期為8.05日）。在核能反應(yīng)堆發(fā) 生事故時(shí)，放射性碘會(huì)迅速地溶于水，形成大量的131I和129I，其一旦進(jìn)入人體就會(huì)在甲狀 腺中累積，并最終導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。
[0003] 由于水環(huán)境中放射性碘離子濃度較低，同時(shí)還存在著大量的高濃度干擾離子，如 氯離子、硫酸根離子、磷酸根離子等，因此，很難實(shí)現(xiàn)碘離子被選擇性的去除。為此，人們 試圖采用吸附劑來吸附分離廢水中的放射性碘，如題為"Selective Capture of Iodide from Solutions by Microrosette-like delta_Bi203'，，ACS Appl Mater Interfaces，2014， 6 (18)，16082-90 ( "玫瑰狀的δ -Bi2l33選擇性捕獲溶液中的I "，《美國化學(xué)會(huì)應(yīng)用材料及界 面》，2014年第6卷第18期第16082~90頁）的文章。該文中提及的玫瑰狀δ -Bi2l33為微 納米尺度，制備方法為將五水硝酸鉍和醋酸胺經(jīng)水熱反應(yīng)合成為產(chǎn)物。但是，無論是產(chǎn)物， 還是其制備方法，都存在著不足之處，首先，產(chǎn)物僅對(duì)碘離子（I )具有較高的吸附能力，最 大吸附量可達(dá)182. 9mg/g，而對(duì)碘酸根離子（IO3)卻沒有吸附效果；其次，制備方法不能獲 得既對(duì)I又對(duì)10 3都有吸附能力的產(chǎn)物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種對(duì)水中放射性 I、IO3均有良好吸附能力的微納結(jié)構(gòu)氧化鉍材料。
[0005] 本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題為提供一種上述微納結(jié)構(gòu)氧化鉍材料的制備方 法。
[0006] 為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為：微納結(jié)構(gòu)氧化鉍材料由氧化鉍 組成，特別是，
[0007] 所述氧化鉍為分子式為扮202.33的非化學(xué)計(jì)量氧化鉍；
[0008] 所述非化學(xué)計(jì)量氧化鉍的形貌為其納米片豎直交聯(lián)成白木耳狀；
[0009] 所述白木耳狀非化學(xué)計(jì)量氧化鉍的比表面積多26. 6m2/g ;
[0010] 所述組成白木耳狀非化學(xué)計(jì)量氧化鉍的納米片的片厚為5~10nm、片高為2~ 5 μ m〇
[0011] 為解決本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)問題，所采用的另一個(gè)技術(shù)方案為：上述微納結(jié)構(gòu)氧 化鉍材料的制備方法采用溶劑熱法，特別是完成步驟如下：
[0012] 步驟1，先按照乙醇比乙二醇的體積比為1. 8~2. 2 :1的比例配制有機(jī)溶劑，再將 可溶性鉍鹽溶于有機(jī)溶劑中，得到0. 02~0. 06mol/L的可溶性鉍鹽溶液；
[0013] 步驟2,先將可溶性鉍鹽溶液置于150~170°C下密閉反應(yīng)至少10h，得到反應(yīng)液， 再對(duì)反應(yīng)液依次進(jìn)行固液分離、洗滌和干燥的處理，制得微納結(jié)構(gòu)氧化鉍材料。
[0014] 作為微納結(jié)構(gòu)氧化鉍材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：
[0015] 優(yōu)選地，可溶性鉍鹽為五水硝酸鉍（Bi (NO3) 3 · 5H20)，或氯化鉍。
[0016] 優(yōu)選地，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為8000~10000r/min、時(shí)間為2~ 6min〇
[0017] 優(yōu)選地，洗滌處理為使用去離子水對(duì)分離得到的固態(tài)物進(jìn)行清洗。
[0018] 優(yōu)選地，干燥處理為將清洗后的固態(tài)物置于50~70°C下烘干。
[0019] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：
[0020] 其一，對(duì)制得的目的產(chǎn)物分別使用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀和比表面與 孔隙率分析儀進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，目的產(chǎn)物為眾多的納米片豎直交聯(lián)成白木耳狀；其 中，納米片的成分為分子式為Bi2Oi33的非化學(xué)計(jì)量氧化鉍，白木耳狀非化學(xué)計(jì)量氧化鉍的 比表面積由其氮?dú)馕?脫附等溫曲線測(cè)定多26. 6m2/g，組成白木耳狀非化學(xué)計(jì)量氧化鉍 的納米片的片厚為5~10nm、片高為2~5 μπι。這種由非化學(xué)計(jì)量氧化祕(mì)納米片組裝成 的目的產(chǎn)物，既由于非化學(xué)計(jì)量氧化鉍的納米特性而使其具備了吸附水中放射性I、1〇3的 性能，又因納米片狀的非化學(xué)計(jì)量氧化鉍而保證了其具有較大的比表面積和較好的對(duì)I、 IO3的吸附能力，還由于非化學(xué)計(jì)量氧化鉍納米片豎直交聯(lián)成白木耳狀而進(jìn)一步地提升了 其比表面積和吸附能力，使目的產(chǎn)物具備了優(yōu)異的對(duì)放射性碘的吸附去除能力。
[0021] 其二，將制得的目的產(chǎn)物作為吸附劑，按照目的產(chǎn)物比待測(cè)廢水的重量比為1 : 10000的比例，將目的產(chǎn)物置于待測(cè)廢水中，其中，待測(cè)廢水為20mg/L的I水溶液和20mg/ L的IO3水溶液的混合液，攪拌混合后20min進(jìn)行固液分離，I和IO3的去除率均超過了 90%〇
[0022] 其三，制備方法簡(jiǎn)單、科學(xué)、高效。不僅制得了對(duì)水中放射性I、103均有良好吸附 能力的目的產(chǎn)物一一微納結(jié)構(gòu)氧化鉍材料；還使其具有了在水中同時(shí)吸附I和IO3的速度 快、容量大的性能，更有著簡(jiǎn)便易行、所需設(shè)備少、制備成本低的特點(diǎn)；進(jìn)而使目的產(chǎn)物極易 于廣泛地應(yīng)用于對(duì)水環(huán)境中放射性碘的高效能吸附。
【附圖說明】
[0023] 圖1是對(duì)制得的目的產(chǎn)物使用掃描電鏡（SEM)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。SEM圖像顯 示出目的產(chǎn)物為納米片豎直交聯(lián)成白木耳狀。
[0024] 圖2是對(duì)制得的目的產(chǎn)物使用透射電鏡（TEM)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。其中，圖2a 為目的產(chǎn)物的TEM圖像，其表明了目的產(chǎn)物由大量的納米片組成；圖2b為圖2a所示目的產(chǎn) 物的高分辨率透射電鏡（HRTEM)圖像，該HRTEM圖像里的晶面距離0. 87nm與Bi202.33中的 {004}晶面間距0. 87nm相同；圖2c和圖2d分別為圖2a所示目的產(chǎn)物上掉落的扮202.33小 薄片的HRTEM圖像以及電子衍射圖，該HRTEM圖像以及電子衍射圖中的晶面間距0. 272nm 對(duì)應(yīng)于Bi2Oi33的（110)和（丨?〇)晶面。
[0025] 圖3是對(duì)制得的目的產(chǎn)物使用X射線衍射（XRD)儀進(jìn)行表征的結(jié)果之一。XRD譜 圖證實(shí)了目的產(chǎn)物由氧化鉍構(gòu)成。結(jié)合圖2中的HRTEM圖像和電子衍射圖，說明目的產(chǎn)物 的成分為分子式為Bi2O2.33的非化學(xué)計(jì)量氧化祕(mì)。
[0026] 圖4是對(duì)制得的目的產(chǎn)物吸附I和IO3的能力使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀 進(jìn)行表征的結(jié)果之一。表征的條件為，先將Ig的目的產(chǎn)物作為吸附劑，分別置于1000 mL不 同濃度的含碘水中，攪拌混合后IOh進(jìn)行固液分離，再對(duì)吸附液進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知， 目的產(chǎn)物對(duì)I的吸附量高達(dá)284. 9mg/g，對(duì)IO 3的吸附量高達(dá)228. 8mg/g。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0028] 首先從市場(chǎng)購得或自行制得