[發明專利]空心多面體四氧化三鈷?二氧化鈰復合氧化物材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710850385.4
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107610940A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 魏成振;程承;張道軍;劉林;杜衛民
• 申請（專利權）人: 安陽師范學院
• 主分類號: H01G11/46
• 分類號: H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙)41104
• 代理人: 時立新,楊海霞

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種空心多面體Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料的制備方法及其應用。

背景技術

近年來，Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料備受研究者關注，因為Co₃O₄-CeO₂復合氧化物不僅具有明顯增強的本征性能，而且還能利用各組分之間的協同作用表現出新奇的物理化學特性，有望解決單一Co₃O₄和CeO₂氧化物材料性能的局限，因此Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料在催化、傳感、超級電容器、鋰離子電池等方面有著潛在的應用價值。目前為止，大量新穎結構的Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料被相繼制備出來。在Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料的眾多結構形態中，空心結構因具有密度低、比表面積大、活性位點多等特點，而引起了研究者的興趣。目前，空心結構的Co-Ce氧化物雖已有合成，但制備的方法多是基于模板法（硬模板和軟模板）。模板法制備出的空心Co-Ce氧化物材料多為球形結構，況且模板法在制備過程中還存在著制備過程繁瑣、不易大量化制備、收率低等不足之處。鑒于Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料的結構與性能間有著密切關系，同時為豐富空心Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料結構的存在形態。因此研發一種工藝操作簡單、成本低、收率高、重現性好的非球形空心Co₃O₄-CeO₂復合材料的合成方法具有非常重要的現實意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種空心多面體Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料及其應用。

本發明還公開了上述空心多面體Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料的制備方法，其工藝操作簡單、生產成本低。

為實現本發明目的，在本發明的技術方案中：

一種空心多面體Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料的制備方法，其包括以下步驟：

1）多面體沸石咪唑框架化合物ZIF-67（Zeolitic Inidazolate Frameworks, ZIFs）的制備：

將鈷鹽溶于無水乙醇和甲醇的混合溶劑中獲得A溶液，將咪唑衍生物溶于無水乙醇和甲醇的混合溶劑中獲得B溶液，將A溶液與B溶液磁力攪拌混勻后，經靜置、分離、洗滌、干燥后，即獲得多面體沸石咪唑框架化合物ZIF-67；其中，A溶液中鈷鹽的濃度為0.0125-0.125 mol· L^-1，B溶液中咪唑衍生物的濃度為0.0375-0.625 mol· L^-1；混合溶劑中無水乙醇和甲醇的體積比在0-1或1-0之間均可，即無水乙醇和甲醇可任意體積比例的混合。

2）空心多面體Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料的制備：

將鈰鹽溶于無水乙醇和N, N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中獲得C溶液，然后將多面體沸石咪唑框架化合物ZIF-67分散到C溶液中，室溫下緩慢攪拌6-12 h后，產物經分離、洗滌、干燥后，再轉移至管式爐中，空氣氛圍下400-450 ℃煅燒30-60 min（升溫速率以1℃/min為宜），即獲得空心多面體Co₃O₄-CeO₂復合氧化物材料。

具體的步驟1）中，所述的鈷鹽為六水合硝酸鈷，所述的咪唑衍生物為2-甲基咪唑。

具體的步驟2）中，所述的鈰鹽為六水合硝酸鈰，多面體沸石咪唑框架化合物ZIF-67與鈰鹽的質量比為1-4：1，混合溶劑中無水乙醇與N, N-二甲基甲酰胺溶劑的體積比為0.25-4：1。