12232-99-4 / 鉍酸鈉的應用

背景及概述^[1][2]

鉍酸鈉又稱偏鉍酸鈉，土黃色或棕色無定形粉末; 不溶于冷水，在熱水中分解。其懸浮液在酸性介質中是強氧化劑，可使Mn²⁺(Ⅱ)氧化為高錳酸根MnO^-₄：5NaBiO₃+2Mn²⁺+14H⁺＝2MnO^-₄+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O用做分析試劑可測定鋼鐵中的錳等。在含三氧化二鉍的濃氫氧化鈉溶液中加入強氧化劑，如氯氣、高錳酸鉀等都可制得鉍酸鈉。將氫氧化鉍Bi(OH)₃懸于濃堿中，加入強氧化劑，如Cl₂，KMnO₄，K₃〔Fe(CN)₆〕等，都可得到NaBiO₃。

制備^[4]

傳統制備鉍酸鈉的方法，主要是溴水氧化法，但這種方法得到的鉍酸鈉的純度較低。Kumada等報道了用離子交換方法改進鉍酸鹽的合成工藝，但這些合成方法需要幾天的加熱時間。

下面是一種新的方法：利用過氧化鈉的強氧化性，在共熱熔融的狀態下將氧化鉍氧化成為鉍酸鈉，本方法制備的,純度和產率都比較高，裝置簡單，易于操作，是一種制備NaBiO₃的較好方法。當Na₂O ₂與NaBiO₃的質量比為1.6:1 時，兩者的有效利用率比較高，產物的純度和產率也較高，是本制備方法的適宜條件。

從圖2可以看出：當Na₂O₂與NaBiO3的質量比為1.6:1 時，對在無CO₂和H₂O的干擾的環境條件下反應得到的樣品進行測定，發現在該條件下，鉍酸鈉的純度約為64%左右，產率約為72%左右，說明該條件是制備鉍酸鈉的適宜條件。

應用^[2-3]

在光催化材料中，鉍酸鈉（NaBiO₃）是一種新型有效的光催化劑， 首次由Kako等進行了報道。研究指出，與TiO₂和BiVO₄相比，NaBiO₃屬于鈣鈦礦型金屬氧化物，具有獨特的化學結構與性質， 被廣泛應用于催化合成、 應用化工等各領域，能在水相中有效降解多環芳烴類和多種有機染料污染物。目前在 DBD廢水處理系統中引入NaBiO₃催化劑研究較少， 鉍基催化劑能否提高DBD降解有機物的效率有待探索。

（1）武海霞等人建立了鉍酸鈉協同DBD催化處理苯胺廢水體系， 實驗結果證明催化系統中苯胺和TOC的去除率均高于單獨DBD低溫等離子體處理系統。

（2） 柱－板式電極放電的光譜為典型的空氣放電光譜特性， 放電過程中輻射出了紫外光（1～400nm） 和可見光（390～780nm），300～450nm之間出現高強度譜線，為光催化反應提供了光源。

（3） 反應4～8min，NaBiO₃協同作用明顯， 反應至10min時， 苯胺的降解以NTP為主。投加量為0.2g/L時溶液的100mg/L和25mg/L的苯胺溶液TOC去除率最高， 比單獨DBD低溫等離子體體系提高14.11%和19.59%。酸性條件下，H⁺與溶解性活性氧發生反應轉化為氧化性低的HO₂等， 使得苯胺去除率較堿性和中性條件下低。

（4）NaBiO₃協同DBD處理有機物的作用機理包括： 固體催化劑可以起到活性粒子和有機物富集器的作用；NaBiO₃與放電過程中的紫外可見光產生光催化；高能電子作用于催化劑表面產生類似光催化的羥基自由基。大約有10%的染料在生產使用過程中進入水體環境，不僅會造成強烈的視覺污染，嚴重地影響水生生物與微生物生長，并且對人體健康產生潛在威脅。傳統的吸附、 絮凝及生物氧化等方法對染料廢水的處理往往不能達到令人滿意的效果。

隨著科技的發展進步，可見光催化技術因其獨有的綠色低成本優勢在眾多的新型水處理技術中開始嶄露頭角。其中， 鉍酸鈉屬于鈣鈦礦型金屬氧化物， 具有獨特的化學結構與性質，被廣泛應用于催化合成、應用化工等各領域。

最近研究發現，作為一種可見光響應的催化材料，它能在水相中有效降解多環芳烴類、 苯酚類與多種有機染料污染物，在利用可見光能治理水體有機污染方面也展現了良好的應用潛力。在相同的反應條件下，鉍酸鈉對三苯甲烷類染料孔雀石綠( MG)染料溶液的可見光催化降解活性比 TiO₂ 和Bi₂ WO₆ 要高。重復實驗中鉍酸鈉光催化穩定性高，反應前后晶格結構變化很小。MG 降解時UV/VIS吸收強度連續降低，最大吸收波長藍移。GC/MS 與LC/MS /MS 分別發現8種小分子產物與4類MG 脫甲基產物，表明鉍酸鈉可見光催化降解MG主要通過破壞生色團與脫甲基的方式進行。鉍酸鈉投加量越大(＜3 g·L^-1) 、MG 初始濃度越小，染料溶液脫色速率越快。

主要參考資料

[1] 中國中學教學百科全書·化學卷

[2]武海霞，殷寶劍，方志，徐炎華.鉍酸鈉催化大氣壓介質阻擋放電降解苯胺[J].強激光與粒子束，2017，29(05):152-158.

[4]周云.過氧化鈉共熱制備鉍酸鈉初探[J].安康學院學報，2008(04):81-82.