专利摘要

本发明涉及一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，属于半导体材料技术领域。本发明在固相合成法制备B3O4Cl二维半导体材料中，加入稀土离子和Li+离子作为共同固相剥离剂；其中，稀土离子为稀土Er3+离子和/或Lu3+离子，稀土离子与B3O4Cl中Bi3+的摩尔比为1:(10~1000)，Li+离子与B3O4Cl中Bi3+的摩尔比为1:(4~100)；稀土Er3+离子、稀土Lu3+离子的加入形式为稀土氧化物、稀土硝酸盐、稀土氯化物、稀土氟化物或稀土溴化物；Li+离子的加入形式为碳酸锂，硝酸锂，氯化锂或氟化锂。本发明的固相剥离制备Bi3O4Cl纳米片的方法简单易行、原材料成本低；高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片可作为光催化材料、传感器材料等。

权利要求

1.一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，其特征在于：固相合成法制备B3O4Cl二维半导体材料中，加入稀土离子和Li+离子作为共同固相剥离剂；其中，稀土离子为稀土Er3+离子和/或Lu3+离子，稀土离子与B3O4Cl中Bi3+的摩尔比为1:(10~1000)，Li+离子与B3O4Cl中Bi3+的摩尔比为1:(4~100)；稀土Er3+离子、稀土Lu3+离子的加入形式为稀土氧化物、稀土硝酸盐、稀土氯化物、稀土氟化物或稀土溴化物；Li+离子的加入形式为碳酸锂，硝酸锂，氯化锂或氟化锂；

所述固相合成法的具体步骤为：

（1）按照Bi离子、稀土离子与氯离子的摩尔比为(1-x):x:(1+y)的比例，其中x =0.003~0.3，y=0.05~0.5，将氧化铋、稀土氧化物、氯化铵混合均匀，然后置于温度为300~800℃条件下烧结1~6h，冷却至室温，用去离子水或乙醇洗去多余氯化铵，烘干后制得稀土掺杂的BiOCl； 其中稀土离子为稀土Er3+离子和/或Lu3+离子；

（2）按照BiOCl、Bi2O3与Li2O的摩尔比为1:1:(0.01~0.4）的比例，将步骤（1）所得稀土掺杂的BiOCl、氧化铋，锂化合物进行研磨混匀，然后置于温度为300~800℃条件下烧结1~6h，冷却至室温得到高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片，其中锂化合物为碳酸锂，硝酸锂，氯化锂或氟化锂。

2.根据权利要求1所述固相剥离制备高分散稀土Er离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，其特征在于，所述固相合成法替换为以下具体步骤为：

按照BiOCl、稀土离子、Bi2O3、Li2O的摩尔比为1:x:1:(0.01~0.3)的比例，其中x =0.003~0.3，将BiOCl、稀土化合物、氧化铋、锂化合物进行研磨混匀，然后置于温度为600~800℃条件下烧结1~6h，冷却至室温得到高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片，其中稀土离子为稀土Er3+离子和/或Lu3+离子，稀土化合物为稀土氧化物、稀土硝酸盐、稀土氯化物、稀土氟化物或稀土溴化物；锂化合物为碳酸锂，硝酸锂，氯化锂或氟化锂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

以石墨烯为代表的二维材料具有非常优异的性质和广泛的用途。但是与石墨烯类似，在自然环境中，几乎所有的二维材料都是通过层间范德华力连接，构成具有类似三维结构的材料。因此把二维材料从层状材料中剥离出来，或者降低层状类材料的厚度得到高度分散的二维纳米片，可以把其材料的二维晶体结构的各向异性体现出来，表现出不同与三维材料的优异性质。

传统制备二维纳米片的方法主要采用超声物理剥离，水热合成，沉淀法等。超声物理剥离可以实现二维纳米片高效的剥离，但制备效率较低、产率低下，不适合工业应用；水热合成纳米片，产品厚度、形貌可控，但制备时间长、产率低，主要用于实验和科研，也不适合大规模应用。传统的沉淀法，制备方法简单，产量高，但是二维纳米片形貌不可控，产品结晶度较差。

发明内容

本发明针对现有Bi3O4Cl纳米片技术的不足，提供一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，即综合利用稀土Er和Lu离子的层间电荷排除效应和Li+离子的插层效应，采用高温固相方法，可以直接得到分散的Bi3O4Cl纳米片。

一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，固相合成法制备B3O4Cl二维半导体材料中，加入稀土离子和Li+离子作为共同固相剥离剂；其中，稀土离子为稀土Er3+离子和/或Lu3+离子，稀土离子与B3O4Cl中Bi3+的摩尔比为1:(10~1000)，Li+离子与B3O4Cl中Bi3+的摩尔比为1:(4~100)；稀土Er3+离子、稀土Lu3+离子的加入形式为稀土氧化物、稀土硝酸盐、稀土氯化物、稀土氟化物或稀土溴化物；Li+离子的加入形式为碳酸锂，硝酸锂，氯化锂或氟化锂；

所述固相合成法的具体步骤为：

（1）按照Bi离子、稀土离子与氯离子的摩尔比为(1-x):x:(1+y)的比例，其中x =0.003~0.3，y=0.05~0.5，将氧化铋、稀土氧化物、氯化铵混合均匀，然后置于温度为300~800℃条件下烧结1~6h，冷却至室温，用去离子水或乙醇洗去多余氯化铵，烘干后制得稀土掺杂的BiOCl； 其中稀土离子为稀土Er3+离子和/或Lu3+离子；

（2）按照BiOCl、Bi2O3与Li2O的摩尔比为1:1:(0.01~0.4）的比例，将步骤（1）所得稀土掺杂的BiOCl、氧化铋，锂化合物进行研磨混匀，然后置于温度为300~800℃条件下烧结1~6h，冷却至室温得到高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片，其中锂化合物为碳酸锂，硝酸锂，氯化锂或氟化锂。

所述固相合成法的具体步骤还可以为：

按照BiOCl、稀土离子、Bi2O3、Li2O的摩尔比为1:x:1:(0.01~0.3)的比例，其中x =0.003~0.3，将BiOCl、稀土化合物、氧化铋、锂化合物进行研磨混匀，然后置于温度为300~800℃条件下烧结1~6h，冷却至室温得到高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片，其中稀土离子为稀土Er3+离子和/或Lu3+离子，稀土化合物为稀土氧化物、稀土硝酸盐、稀土氯化物、稀土氟化物或稀土溴化物；锂化合物为碳酸锂，硝酸锂，氯化锂或氟化锂。

本发明的有益效果是：

本发明与现有的制备分散卤氧化铋纳米片的方法相比，具有制备方法简单、高温固相法合成温度低，可以大规模制备合成的特点。

附图说明

图1为对比例制备的Bi3O4Cl晶体的电镜图；

图2为实施例1制备的Bi3O4Cl纳米片的电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

对比例：本对比例采用铒离子掺杂制备Bi3O4Cl晶体，

按照BiOCl、Er3+离子、Bi2O3、Li2O的摩尔比为1:004:0.95:0.05的比例，将BiOCl、氧化铒、氧化铋、硝酸锂进行研磨混匀，放置于坩埚中，在坩埚表面加盖，然后置于温度为700℃条件下烧结6h，冷却至室温得到铒离子掺杂制备Bi3O4Cl晶体；

本对比例Bi3O4Cl晶体的电镜图如图1所示，本对比例Bi3O4Cl晶体为微米级的Bi3O4Cl，无法得到高度分散的Bi3O4Cl纳米片。

实施例1：一种固相剥离制备高分散稀土Er3+掺杂Bi3O4Cl二维纳米片的方法，具体步骤如下：

（1）按照Bi离子、Er离子和氯离子的摩尔比为0.99:0.01:1.2的比例，其中氯化铵按照化学式Bi3O4Cl的比例增加了20 mol%，弥补氯化铵在高温固相合成过程中的挥发部分，将氧化铋、稀土氧化合物（稀土氧化合物为氧化饵）、氯化铵混合均匀，放置于坩埚中，在坩埚表面加盖，然后置于温度为450℃条件下烧结4h，冷却至室温，用去离子水或乙醇洗去多余氯化铵，烘干后制得稀土掺杂的BiOCl；

（2）按照BiOCl、Bi2O3与Li2O的摩尔比为1:1:0.01的比例，将步骤（1）所得稀土掺杂的BiOCl、氧化铋，碳酸锂进行研磨混匀，放置于坩埚中，在坩埚表面加盖，然后置于温度为300℃条件下烧结6h，冷却至室温得到高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片；

本实施例制备的高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的电镜图如图2所示，从图2可知，稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片为纳米薄片，呈现出二维状态。

实施例2：一种固相剥离制备高分散稀土Er3+掺杂Bi3O4Cl二维纳米片的方法，具体步骤如下：

按照BiOCl、Er 3+稀土离子、Bi2O3、Li2O的摩尔比为3:0.003:1:0.1的比例，将BiOCl、氯化铒、氧化铋、碳酸锂进行研磨混匀，放置于坩埚中，在坩埚表面加盖，然后置于温度为700℃条件下烧结6h，冷却至室温得到高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片；

本实施例制备的高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的电镜图可知，稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片为纳米薄片，呈现出二维状态。

实施例3：一种固相剥离制备高分散稀土Er3+掺杂Bi3O4Cl二维纳米片的方法，具体步骤如下：

按照BiOCl、Lu3+稀土离子、Bi2O3、Li2O的摩尔比为1:0.1:0.9:0.25的比例，将BiOCl、LuCl3、氧化铋、硝酸锂进行研磨混匀，放置于坩埚中，在坩埚表面加盖，然后置于温度为600℃条件下烧结6h，冷却至室温得到高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片；

本实施例制备的高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的电镜图可知，稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片为纳米薄片，呈现出二维状态。

实施例4：一种固相剥离制备高分散稀土Er3+和Lu3+共掺杂Bi3O4Cl二维纳米片的方法，具体步骤如下：

按照BiOCl、稀土离子、Bi2O3、Li2O的摩尔比为1: 005:0.95:0.25的比例，其中稀土离子为稀土Er3+和Lu3+，稀土Er3+和Lu3+的摩尔比为1:1，将BiOCl、硝酸铒、氟化镥、氧化铋、硝酸锂进行研磨混匀，放置于坩埚中，在坩埚表面加盖，然后置于温度为700℃条件下烧结6h，冷却至室温得到高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片；

本实施例制备的高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的电镜图可知，稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片为纳米薄片，呈现出二维状态。

一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。