[發明專利]呈鑲邊立方塊狀鈷-鐵類普魯士藍納米材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710311111.8
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107021510B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 陳云;宋芳明;吳慶生
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C01C3/12
• 分類號: C01C3/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及一種呈鑲邊立方塊狀鈷?鐵類普魯士藍納米材料及其制備方法，首先將表面活性劑在磁力下攪拌溶于水中，待溶解后，再依次加入檸檬酸鈉、鈷鹽，配成溶液A；然后將鐵氰化鉀固體溶于水，配成溶液B；接著邊攪拌邊將溶液A逐滴滴加到溶液B，滴加完畢后繼續攪拌一段時間；將反應液靜置陳化一段時間，自然冷卻后離心、洗滌、干燥得到鑲邊立方塊狀鈷?鐵類普魯士藍納米材料。與現有技術相比，本發明合成方法可通過改變條件制備得到鑲邊立方塊狀鈷?鐵類普魯士藍納米材料，該物質形貌結構未在文獻中報道。且該制備簡單易行，可大量制備。

技術領域

本發明屬于無機納米材料技術領域，尤其是涉及一種呈鑲邊立方塊狀鈷-鐵類普魯士藍納米材料及其制備方法。

背景技術

普魯士藍(Prussian Blue，PB)是一種常見的藍色染料，由水合鐵離子[Fe(H₂0)₆]³⁺和[Fe(CN)₆]^4-混合生成藍色沉淀，具有獨特的三維網狀結構，在無機結構中是獨特的，與交聯的有機聚合物類似，結構穩定優異，且有較高的電化學可逆性，可以用作電子傳遞的媒介，還由于其較好的化學穩定性、光電特性、電催化性以及制備簡單方便、成本低廉等優點而廣泛應用。

作為普魯士藍研究的延續，用其他過渡金屬或者稀土金屬取代鐵元素的位置，得到大量的類普魯士藍化合物。常見組成為：C_mM_x[M’(CN)₆]_y·nH₂O和M₃[M’(CN)₆]₂(C代表堿金屬離子；M＝Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb；M’＝Fe、Co、Gr、Mn)。由于類普魯士藍化合物具有微孔結構，因此目前在氣體吸附已經有了相當多的研究，此外，該物質在磁學性能、電催化性能、生物相容性、電化學儲能等方面也有了相當多的研究。

目前合成類普魯士藍納米材料常用的方法有：電化學法，液相沉淀法，模板合成法，微乳液法，水熱法等。在2003年，Kitag研究小組首次報道了在水溶液中運用聚乙烯毗咯烷酮作為高分子穩定劑的方法制備了普魯士藍復合材料。采用普通的液相沉淀法，難以制備得到原料制備得到形貌均一、分散性好的類普魯士藍系列材料，這是類普魯士藍化合物合成的一大難題。而目前被大量報道的類普魯士藍的形貌有立方塊、八面體。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種呈鑲邊立方塊狀鈷-鐵類普魯士藍納米材料及其制備方法。

本發明制備方法為經過簡易的溶液沉淀法成即可大量制備得到鑲邊立方塊狀鈷-鐵類普魯士藍，形貌新穎特別，還未在文獻中被報道。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種呈鑲邊立方塊狀鈷-鐵類普魯士藍納米材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取一定量的表面活性劑倒入水中，磁力攪拌溶解后，再依次放入檸檬酸鈉、鈷鹽，攪拌均勻后配成溶液A；

(2)稱取一定量的鐵氰化鉀固體溶于水中，配成溶液B；

(3)邊攪拌邊將溶液A逐滴滴加到溶液B，滴加完畢后繼續攪拌一段時間；

(4)將反應液靜置陳化；

(5)反應結束后離心分離，樣品經去離子水和乙醇各洗滌三次，并置于烘箱干燥，即得到呈鑲邊立方塊狀鈷-鐵類普魯士藍納米材料。

所述的表面活性劑選自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)或十二烷基硫酸鈉(SDS)中的一種或幾種。

步驟(1)所得溶液A中，表面活性劑的濃度為1～25mg/mL，檸檬酸鈉的濃度為1～20mg/ml，鈷離子濃度為0.005～0.2mol/L。