[發明專利]一種普魯士藍類似物納米框架材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110706973.7
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113402726B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 于巖;周林鑫;溫永霖;張元鳴;莊贊勇
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01D53/86;B01D53/52;B01J31/22
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種普魯士藍類似物納米框架材料及其制備方法和應用，屬于材料技術領域。以硫酸鐵、一水硫酸錳、鐵氰化鉀合成錳鐵類普魯士藍前驅體，用水分散后，加入六水合氯化鈷溶液，進行離子交換，再離心，洗滌，冷凍干燥后得到鈷鐵類普魯士藍納米框架材料，在溫和條件下，能高活性光催化二氧化碳還原成一氧化碳。本發明以重溶?再結晶的方法制備了鈷鐵類普魯士藍納米框架材料，可推廣到鎳、銅等鹽中。該方法具有操作簡單、制備周期短、經濟效益高、通用性和適用性強、適合大規模生產等特點，經濟效益和環境效益顯著，有利于推廣應用。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種高活性還原CO₂的普魯士藍類似物納米框架材料的制備方法及應用。

背景技術

近年來，金屬有機框架（MOF）以其種類多、孔隙多、催化性能好和可調控的結構等優點，被廣泛地研究。此外，由于其具有開放的三維結構，使其在光催化系統中具有巨大的應用潛力。基于重溶-再結晶的方法為制備新型功能化金屬有機框架（MOF）開辟了新的方法和思路。

以往很少有研究關注用MOFs去構建納米框架，其主要原因在于難以找到合適的MOFs模板劑，使其選擇性的去除MOF的側面。而以普魯士藍為模板劑時，可在酸性、堿性或者富硫環境下開發具有中空或者多孔結構的新型功能納米材料，但由于PBA在這些環境下穩定性較差，因此通常會產生氧化物或者硫化物納米框架，而并非基于PBA的納米框架。

目前，由于PBA屬于MOFs材料，其也具有種類多、孔隙多、催化性能好、可調控的結構和獨特的三維開放結構等優點，故大量的研究致力于PBA納米粒子、納米管及其復合材料在光催化中的應用。雖然開放的三維結構在這一方面具有無限的前景，但PBA納米框架的合成、與特定金屬的組合、獨特內部結構的調控依舊是一個巨大的挑戰。為解決這一難點，設計一種簡單的工藝，實現納米框架型普魯士藍類似物納米材料的制備具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種高活性還原CO₂普魯士藍類似物納米框架材料的制備方法，是一種工藝簡單、通用性和適用性強的普魯士藍類似物納米框架材料的綠色合成方法，制得的普魯士藍納米框架材料對光催化還原CO₂為CO具有很高的活性，成本低廉，方法簡單，具有良好的經濟效益和環境效益，可大規模生產應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高活性還原CO₂的普魯士藍類似物納米框架材料，包括以下原料：一水合硫酸錳（MnSO₄·H₂O）、硫酸鐵（Fe₂(SO₄)₃）、鐵氰化鉀（K₃Fe(CN)₆）、乙醇（C₂H₅OH）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、六水合氯化鈷（CoCl₂·6H₂O）、六水合氯化鎳（NiCl₂·6H₂O）、二水合氯化銅（CuCl₂·2H₂O）。

鈷鐵類普魯士藍納米框架材料的制備方法：將一水合硫酸錳和硫酸鐵加入到乙醇、去離子水和聚乙烯吡咯烷酮的混合液中，充分混合形成均勻溶液，然后將鐵氰化鉀溶液加入到均勻溶液中，經攪拌、離心、洗滌、干燥得到反應前驅體。將反應前驅體分散于水中，超聲形成非均相溶液。將氯化鈷溶液加入到溶液中，經磁力攪拌、離心、洗滌、干燥得到普魯士藍類似物納米框架材料。

具體包括以下步驟：

（1）將二價錳鹽和三價鐵鹽加入到醇、去離子水、聚乙烯吡咯烷酮的混合液中，充分混合溶解，制成均勻分散的反應前驅液；

（2）在反應前驅液中加入鐵氰化鉀溶液，經攪拌、離心、洗滌干燥、得到反應前驅體；