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三氧化二鉍亦稱“氧化鉍”。化學式Bi2O3。分子量465.96。由于在不同溫度下灼燒，可產生三種變體。α-體：黃色重的粉狀或單斜系晶體，熔點820℃，相對密度8.9，折光率1.91。860℃時轉變?yōu)?gamma;-體。β-體：灰黑色立方系晶體，相對密度8.20，在704℃時即轉變?yōu)?alpha;-體。γ-體：重的淡檸檬黃色粉狀物，屬正方晶系，熔點860℃，相對密度8.55，熔融時變?yōu)辄S褐色，冷卻仍為黃色，強烈紅熱下即熔解，冷卻后凝為結晶團狀物。三者均不溶于水，可溶于乙醇、強酸。
三氧化二鉍在許多領域得了廣泛的應用，作為可見光催化劑，在有機污染物降解中發(fā)揮著非常重要的作用。可用三氧化二鉍，作為催化劑降解的有機物有羅丹明B、甲基橙、4一氯苯酚、亞甲基藍、糖蜜酒精、2，4一二氯苯酚、結晶紫、紡織印染廢水、含亞硝酸鹽的廢水等，還可以降解氣態(tài)有機污染物，如揮發(fā)性有機污染物等。Bi2O3對羅丹明B、甲基橙、4一氯苯酚的可見光催化降解，用低溫加熱分解Bi(Ac)3得到的三氧化二鉍。對羅丹明B、4一氯苯酚進行光催化降解。反應裝置恒定溫度為25℃，光源為500W，波長為大于420nm的可見光，在3個反應裝置中分別加人10mg·L的羅丹明B、10mg·L甲基橙和10mg·L4一氯苯酚溶液各100ml，加人0.05g／Bi2O3，避光磁力攪拌30min，使三氧化二鉍與被降解的有機物之間達到吸附平衡，打開光源，繼續(xù)在攪拌下照射，每隔30min取樣4mL，離心去除催化劑顆粒，測定其吸光度。
甲基橙溶液的最大吸收波長是464nm，在不加催化劑光照2h后，吸收峰強度稍有減弱，加催化劑后，經(jīng)2h的光照，吸收峰的強度逐漸減弱，最后被完全降解。4一氯苯酚是一種不易分解的有毒污染物。其水溶液有3個最大吸收波長，分別在196、225和280nm處。在不加一三氧化二鉍，時，光照2h后的光吸收強度與原始溶液的吸收強度一致，說明在沒有光催化劑時，可見光照射下4一氯苯酚幾乎沒有降解。加入三氧化二鉍。至4一氯苯酚水溶液，光照時間2h時后，所有的吸收峰均逐漸減弱直至消失，可認為4一氯苯酚在加入一三氧化二鉍，光照2h后已經(jīng)完全降解。三氧化二鉍在許多領域得了廣泛的應用，作為可見光催化劑，在有機污染物降解中發(fā)揮著非常重要的作用。可用三氧化二鉍，作為催化劑降解的有機物有羅丹明B、甲基橙、4一氯苯酚、亞甲基藍、糖蜜酒精、2，4一二氯苯酚、結晶紫、紡織印染廢水、含亞硝酸鹽的廢水等，還可以降解氣態(tài)有機污染物，如揮發(fā)性有機污染物等。
目前，三氧化二鉍的制備方法主要有化學沉淀法、溶劑熱法/膠一凝膠法、微乳法、水熱合成法、霧化一燃燒法、固相室溫法、等離子體法等、硝酸鉍煅燒法、化學氣相沉積法、金屬有機物化學氣相沉乖、金屬氧化一氣相沉積。不同的方法，控制不同的條件，可得到不同形貌的Bi2O3。
1. 化學沉淀法
三氧化二鉍傳統(tǒng)制備方法是直接沉淀法，過程如下：先把固體鉍鹽制成溶液，然后加入沉淀劑和一定量的分散劑或絡合劑，經(jīng)過濾、洗滌、干燥之后得到前驅體，將前驅體在一定溫度下焙燒來制取Bi2O3粉體。
1）用強堿作沉淀劑，發(fā)生如下反應：
在反應過程中，隨著沉淀劑的加入，除了生成Bi(OH)3外，可能會出現(xiàn)BiONO2、Bi(OH)2+和BiOi等前驅體。用該法制得的為單斜相的三氧化二鉍，粒徑在3039nm之間。
2)用弱堿(如氨水)作沉淀劑
稱取5.0gBi(NO3)3溶解于60mL含有1.0g水溶性淀粉的水溶液中，在磁力攪拌下緩慢滴加10％的氨水溶液，調節(jié)pH值為l1～12，生成黃綠色的Bi(OH)3前驅體。將其轉移致高壓釜中，密封，180℃下反應12h后，自然冷卻至室溫。離心分離，沉淀物用實驗用水洗滌數(shù)次，在80cC下烘l0h，得氧化鉍粉末。研磨，分別在300~C和700cI=的馬弗爐中，焙燒4h，取出后繼續(xù)研磨，直至研磨到納米級三氧化二鉍粉末。
2.溶劑熱法
稱取0.485g的Bi(NO)3·5H2O于錐形瓶中，加9mllmol·L～HNO3，在室溫下攪拌溶解，加入一定量的丙酮、庚烷和油酸，磁力攪拌10rain后，在磁力攪拌下，逐漸滴加氫氧化鈉溶液，調節(jié)至不同的pH值，待反應結束后，常溫下攪拌10min后，離心后經(jīng)反復水洗、醇洗，干燥、焙燒。當用NaOH為沉淀劑，其反應如下：
3.水熱法
水熱法是以水為介質，在高溫高壓的條件下，在密封且耐高壓力的容器中合成材料的一種方法，與傳統(tǒng)的固相反應法、沉淀法、溶膠一凝膠法相比，其優(yōu)點是合成的粉體具有晶粒形態(tài)可控、團聚程度輕、結晶性好和污染少等。用水熱法可以得到三氧化二鉍晶須，它是一種極細的纖維狀單晶體，具有密度低、熔點高和模量高等特點。稱取一定量分析純的Bi(NO3)3·5HO和分析純KOH加入帶聚四氟乙烯內襯的反應釜中，再加入去離子水至反應容器容積的80％。在一定的溫度和保溫時間下進行水熱反應，經(jīng)過去離子水和無水乙醇洗滌，再經(jīng)80℃烘干，得到三氧化二鉍粉體。
4. 電化學合成法
通常制備三氧化二鉍需在高溫下進行，用電化學合成法可在常溫下制備。以金屬鉍為陽極，以氫氧化鈉溶液作為電解，在陰極上產生超細活性金屬鉍，用該金屬鉍與氫氧化鈉溶液(加入適量的丙三醇)反應，在常溫下成功制備穩(wěn)定的一三氧化二鉍。
5. 微乳法
配制溶液A：0.023mol·L的十二烷基苯磺酸鈉。配制溶液B：稱取4.9gBi(NO3)·5H2O，加入少量水，滴加濃HNO3，至溶液澄清，定容至50mL。量取溶液A、溶液B和甲苯溶液混勻，在攪拌下滴加NH·H2O形成微乳液，靜置分層，分離水相和有機相，水相用甲苯萃取兩次，把甲苯層并入有機相中，把有機相回流除去其中的水分，減壓蒸餾所形成的Bi2O3有機溶膠，烘干，經(jīng)不同溫度焙燒。得到以Bi2O3為主的產品。微乳法屬于液相法，這種方法會產生廢水，通常要進行后處理，干燥時易收縮、團聚，表面不易處理干凈，產生的廢水對環(huán)境造成污染。
6. 鉍蒸氣氧化法制備氧化鉍納米粉體
用鉍蒸氣氧化法制備納米氧化鉍時，為了克服熔體優(yōu)先氧化，致使無法得到氧化鉍粉體的缺陷，可通過加入助劑，用電阻絲在l140~I熱金屬鉍，使金屬鉍蒸發(fā)、氣相氧化，制備得到純的三氧化二鉍。氧化鉍粉體。通過x一衍射線變寬效應的測定及計算，得到平均粒徑為33.7nm的粉體。通過掃描電子顯微鏡對粉體的形貌進行觀察：粉體為大小均勻的球形。助劑的加入能使鉍蒸發(fā)速度明顯加快。
該方法的優(yōu)點：工藝流程簡單、對設備要求不高、不產生環(huán)境污染、得到的產品純度高。生成氧化鉍的反應完全充分，產品不含金屬雜質。
7. 低溫固相法
目前，在低溫下制備三氧化二鉍已有很大突破。把草酸鉍熱分解，得到了純三氧化二鉍。采用模板法在空氣中氧化鉍納米管制備三氧化二鉍，納米管，但要儲存在無水乙醇中以避免轉換為碳酸氧鉍。
8. 溶膠一凝膠法
聚丙烯酰胺凝膠法已經(jīng)被用于三氧化二鉍，的制備中。受乙二醇和水的體積比為2：1的混合液體為溶劑，li配制成濃度為0.2mol·L備用。按照Bi3+：檸檬酸：葡萄糖=1：1：2的摩爾比，在攪拌下依次加入檸檬酸和葡萄糖，再加人總質量的10％的丙烯酰胺單體及交聯(lián)劑N，N一亞甲基雙丙烯酰胺，其中交聯(lián)劑的用量為單體質量的10％，全部溶解后升溫到50℃，當反應溶液轉變?yōu)槟z后停止反應并冷卻。將所得凝膠研碎干燥，于650％焙燒5h得Bi2O3產品。該方法制備的三氧化二鉍，為單斜相，其它晶相的雜質含量少。
[1] 化合物詞典
[2] 三氧化二鉍的制備方法及對有機污染物的光催化降解