一種立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法

2023-08-13 16:48:11

專利名稱：一種立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法
技術領域：
本發明屬於介孔材料技術領域，更具體涉及一種立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化
物的製備方法。
背景技術：
介孔材料由於具有較高的比表面、均勻的孔徑分布和孔徑可調等特性，被廣泛應 用於催化、吸附分離和電池材料領域。目前介孔材料的製備主要有軟模板法和硬模板法。 以材料組分來看，介孔材料主要集中於二元氧化物，三元氧化物的研究報導還較少。鈷酸鹽 體系由於其特殊性質廣泛應用於催化和電池領域。目前，有研究報導二維介孔孔道結構鈷 酸鹽的合成及在催化領域的應用。而對於立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物還沒有相關報 道。

發明內容
本發明的目的是解決現有技術中沒有立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物介孔材 料及其製備方法的問題，提供一種立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法。本發明 製備方法所得產品比表面大，孔徑分布均勻。 本發明的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法，主要原料為硝酸鈷及其 硝酸鎳或硝酸銅，採用硬模板法製備。 本發明的顯著優點是本發明首次提供了一種製備立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧 化物的方法，該方法製備得到的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物結晶度高、比表面大，孔 徑分布均勻，適合應用於催化和電極材料，同時在磁性、氣體傳感器方面也有一定的用途。


圖1是本發明實施例1所述的立方相介孔結構鈷酸鎳的TEM表徵圖
具體實施例方式
(1)採用已有技術合成出立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6 ;如可以按照 (FreddyKleitz， Shin Hei Choi， Ryong Ryoo. Cubic Ia3d large mesoporous silica: synthesisand replication to platinum nanowires， carbon nanorods and carbon nanotubes. Chem. Commun. 2003 :2136-2137)中的方法合成； 或者也可以直接採用市售的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6為模板。
(2)將硝酸鎳或硝酸銅、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 320混合，將得到 的混合溶液浸漬到步驟(1)所述的介孔二氧化矽分子篩KIT-6中，按照摩爾比，硝酸鎳或硝 酸銅KIT-6為l : 10，室溫下攪拌8-12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度573K下將 反應物燒結3h，得前軀體a; (3)將硝酸鎳或硝酸銅、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 533-591混合，將
3得到的混合溶液浸漬到步驟(2)所得前軀體a中，室溫下攪拌8-12h至無水乙醇完全揮發， 按照絕對溫度573K下將反應物燒結3h，得前軀體b ; (4)將硝酸鎳或硝酸銅、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比i : 2 : soo混合，將得到
的混合溶液浸漬到步驟(3)所得前軀體b中，室溫下攪拌8-12h至無水乙醇完全揮發，按照 絕對溫度623K-673K下將反應物燒結5h，得前軀體c ; (5)將步驟(3)所得前軀體c在濃度為2摩爾每升的熱燒鹼溶液(343K-363K)進行 攪拌洗脫，所述前軀體c與燒鹼溶液的用量比為(以KIT-6與燒鹼摩爾比計為1 : 2-10)， 攪拌洗脫時間12h，洗脫兩次，以除去模板KIT-6，所得產物用蒸餾水洗滌三次，絕對溫度 333K乾燥12h ;得到所述的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物。 所述的採用的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6孔徑為6-8nm，孔容為 0. 95cmVg，屬於Ia3d空間群。得到的產物立方相介孔結構鈷酸鎳比表面約為122. 04m7g，孔容約為0. 42cmVg，
最幾可孔徑分布約為3nm。 以下根據實施例進一步說明本發明。 實施例1 (1)採用上述已有技術合成出立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6 ;或者也可以 直接採用市售的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6為模板； (2)將硝酸鎳、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 320混合，將得到的混合溶 液浸漬到步驟(1)所述的介孔二氧化矽分子篩KIT-6中，按照摩爾比，硝酸鎳KIT-6為 1 : 10，室溫下攪拌12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度573K下將反應物燒結3h，得前 軀體a ; (3)將硝酸鎳、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 591混合，將得到的混合溶 液浸漬到步驟(2)所得前軀體a中，室溫下攪拌12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度 573K下將反應物燒結3h，得前軀體b ; (4)將硝酸鎳、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 800混合，將得到的混合溶 液浸漬到步驟(3)所得前軀體b中，室溫下攪拌12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度 623K下將反應物燒結5h，得前軀體c ; (5)將步驟(3)所得前軀體c在濃度為2摩爾每升的熱燒鹼溶液(343K-363K)進行 攪拌洗脫，所述前軀體c與燒鹼溶液的用量比為(以KIT-6與燒鹼摩爾比計為1 : 4)，攪 拌洗脫時間12h，洗脫兩次，以除去模板KIT-6，所得產物用蒸餾水洗滌三次，絕對溫度333K 乾燥12h ;得到所述的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物。 所述的採用的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6孔徑為6-8nm，孔容為 0. 95cmVg，屬於Ia3d空間群。
實施例2 (1)採用已有技術合成出立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6 ;或者也可以直接 採用市售的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6為模板； (2)將硝酸銅、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 320混合，將得到的混合溶 液浸漬到步驟(1)所述的介孔二氧化矽分子篩KIT-6中，按照摩爾比，硝酸銅KIT-6為 1 : 10，室溫下攪拌12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度573K下將反應物燒結3h，得前軀體a ; (3)將硝酸銅、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 533混合，將得到的混合溶 液浸漬到步驟(2)所得前軀體a中，室溫下攪拌12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度 573K下將反應物燒結3h，得前軀體b ; (4)將硝酸銅、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 800混合，將得到的混合溶 液浸漬到步驟(3)所得前軀體b中，室溫下攪拌12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度 673K下將反應物燒結5h，得前軀體c ; (5)將步驟(3)所得前軀體c在濃度為2摩爾每升的熱燒鹼溶液(343K-363K)進行 攪拌洗脫，所述前軀體c與燒鹼溶液的用量比為(以KIT-6與燒鹼摩爾比計為1 : 4)，攪 拌洗脫時間12h，洗脫兩次，以除去模板KIT-6，所得產物用蒸餾水洗滌三次，絕對溫度333K 乾燥12h ;得到所述的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物。 所述的採用的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6孔徑為6-8nm，孔容為 0. 95cmVg，屬於Ia3d空間群。
實施例3 (1)採用已有技術合成出立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6 ;或者也可以直接 採用市售的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6為模板； (2)將硝酸鎳、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 320混合，將得到的混合溶 液浸漬到步驟(1)所述的介孔二氧化矽分子篩KIT-6中，按照摩爾比，硝酸鎳KIT-6為 1 : 10，室溫下攪拌12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度573K下將反應物燒結3h，得前 軀體a ; (3)將硝酸鎳、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 533混合，將得到的混合溶 液浸漬到步驟(2)所得前軀體a中，室溫下攪拌12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度 573K下將反應物燒結3h，得前軀體b ; (4)將硝酸鎳、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 800混合，將得到的混合溶 液浸漬到步驟(3)所得前軀體b中，室溫下攪拌12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度 623K下將反應物燒結5h，得前軀體c ; (5)將步驟(3)所得前軀體c在濃度為2摩爾每升的熱燒鹼溶液(343K-363K)進行 攪拌洗脫，所述前軀體c與燒鹼溶液的用量比為(以KIT-6與燒鹼摩爾比計為1 : 4)，攪 拌洗脫時間12h，洗脫兩次，以除去模板KIT-6，所得產物用蒸餾水洗滌三次，絕對溫度333K 乾燥12h ;得到所述的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物。 所述的採用的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6孔徑為6-8nm，孔容為 0. 95cmVg，屬於Ia3d空間群。
權利要求
一種立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法，其特徵在於採用硬模板法製備。
2. 根據權利要求1所述的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法，其特徵在於製備的主要原料包括硝酸鈷以及硝酸鎳或硝酸銅。
3. 根據權利要求1或2所述的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法，其特徵在於具體操作步驟為(1) 合成出立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6 ;或者直接採用市售的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6為模板；(2) 將硝酸鎳或硝酸銅、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 320混合，將得到的混合溶液浸漬到步驟(1)所述的介孔二氧化矽分子篩KIT-6中，按照摩爾比，硝酸鎳或硝酸銅KIT-6為l : 10，室溫下攪拌8-12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度573K下將反應物燒結3h，得前軀體a;(3) 將硝酸鎳或硝酸銅、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 533-591混合，將得到的混合溶液浸漬到步驟(2)所得前軀體a中，室溫下攪拌8-12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度573K下將反應物燒結3h，得前軀體b ;(4) 將硝酸鎳或硝酸銅、硝酸鈷和無水乙醇按照摩爾比1 : 2 : 800混合，將得到的混合溶液浸漬到步驟(3)所得前軀體b中，室溫下攪拌8-12h至無水乙醇完全揮發，按照絕對溫度623K-673K下將反應物燒結5h，得前軀體c ;(5) 將步驟(3)所得前軀體c在濃度為2摩爾每升的熱燒鹼溶液進行攪拌洗脫，所述熱燒鹼溶液的溫度為343K-363K，所述前軀體c與燒鹼溶液的用量比以KIT-6與燒鹼摩爾比計為l : 2-10，攪拌洗脫時間12h，洗脫兩次，以除去模板KIT-6，所得產物用蒸餾水洗滌三次，絕對溫度333K乾燥12h ;得到所述的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物。
4. 根據權利要求3所述的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法，其特徵在於所述的採用的立方相的介孔二氧化矽分子篩KIT-6孔徑為6-8nm，孔容為0. 95cmVg，屬於Ia3d空間群。
全文摘要
本發明提供一種立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法，屬於介孔材料製備技術領域，解決現有技術中沒有立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物及其製備方法的問題，本發明的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的製備方法，主要原料為硝酸鈷、硝酸鎳和硝酸銅，採用硬模板法製備。本發明首次提供了一種新型製備立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物的方法，製備得到的立方相介孔結構鈷酸鹽三元氧化物結晶度高、比表面大，孔徑分布均勻，適合應用於催化和電極材料，同時在磁性、氣體傳感器方面也有一定的用途。
文檔編號C01G51/00GK101717124SQ20091031133
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月12日 優先權日2009年12月12日
發明者江莉龍, 王進超, 魏可鎂, 魏明燈 申請人:福州大學