一種中空磷化鈷多級(jí)微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)納微米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種中空磷化鈷多級(jí)微球的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)機(jī)納微米材料具有小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和介電限域效應(yīng)，因而表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。應(yīng)用范圍從光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)領(lǐng)域到精細(xì)化工領(lǐng)域再到催化等領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。而形貌往往影響納微米材料的性質(zhì)和性能，制備具有特殊形貌的納微米材料逐漸成為研宄熱點(diǎn)。中空結(jié)構(gòu)的納微米材料是指殼層厚度在納米尺度范圍并且殼層內(nèi)部具有很大空間的納微米材料。這種結(jié)構(gòu)的材料比表面積較大、密度較小、通常還具有特殊的力學(xué)性質(zhì)等。而殼層并非有納米粒子組成，而是由納米棒、納米線、納米片等多級(jí)結(jié)構(gòu)組成的特殊的中空結(jié)構(gòu)，由于能夠提供更多的表面活性位點(diǎn)，有利于電子的傳導(dǎo)，能夠殼壁上引入特定的反應(yīng)基團(tuán)等優(yōu)勢(shì)，在光電材料、新型建材、反應(yīng)工程的應(yīng)用中薪露頭角。
[0003]過(guò)渡金屬磷化物是由原子半徑較大的非金屬元素磷填充在過(guò)渡金屬原子晶格內(nèi)形成的一類(lèi)填隙型化合物，兼具共價(jià)化合物、離子晶體和過(guò)渡金屬的性質(zhì)。磷化鈷作為過(guò)渡金屬磷化物的典型代表，在催化方面表現(xiàn)出比硫化物、氮化物、氧化物等高的加氫精制活性、穩(wěn)定性和抗硫中毒性能；在廢水處理方面，對(duì)一些有機(jī)染料具有很好的降解性能；在電化學(xué)方面，作為鋰電池負(fù)極材料具有相較氧化物具有更低的嵌入電位，相較碳材料具有更高的體積比容量。目前具有中空結(jié)構(gòu)的納微米材料的幾乎都是氧化物，磷化物很少。因此制備中空的磷化鈷多級(jí)納微米材料具有重要的應(yīng)用前景和意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種中空磷化鈷多級(jí)納微米材料的制備方法，該材料具有降解染料廢水的性能，該方法原料易得、方法簡(jiǎn)便、重復(fù)性好且不需要后期熱處理。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種中空磷化鈷多級(jí)納微米材料的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入體積35?45mL的乙二醇，在每毫升溶液中加入
0.005?0.02g的含結(jié)晶水鈷鹽，攪拌直至固體完全溶解，形成澄清透明溶液；
[0008]2)向每毫升澄清透明溶液中加入0.002?0.02g聚乙二醇(PEG-10000)，再次攪拌至完全溶解得到透明溶液；
[0009]3)在步驟2)得到的每毫升透明溶液中再加入0.005?0.02g的黃磷，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密封條件下置于恒溫烘箱180?220°C加熱反應(yīng)2?24h ；
[0010]4)反應(yīng)完成后，隨爐冷卻到室溫，然后離心分離，得粗產(chǎn)物；
[0011]5)依次分別用蒸餾水、無(wú)水乙醇、苯對(duì)粗產(chǎn)物進(jìn)行洗滌；
[0012]6)將洗滌后的產(chǎn)品置于真空干燥箱中50?70°C下真空干燥18?24h，得到中空磷化鈷多級(jí)納微米材料。
[0013]所述步驟I)中含結(jié)晶水鈷鹽是六水合氯化鈷、七水合硫酸鈷、六水合硝酸鈷、四水合乙酸鈷其中的一種或幾種。
[0014]所述步驟3)中聚四氟乙烯內(nèi)襯為50mL，填充度為70%?90%。
[0015]所述中空磷化鈷多級(jí)納微米材料應(yīng)用于染料廢水光催化降解。
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017](I)具有獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)，斜方晶型的磷化鈷(Co2P),是多級(jí)微球，由平均直徑約30nm的納米棒組裝而成。
[0018](2)本發(fā)明成本低，原料易得，制備工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，便于擴(kuò)大生產(chǎn)。
[0019](3)對(duì)染料亞甲基藍(lán)的光催化降解率可達(dá)到98%，因此在光催化降解染料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所制得的磷化鈷(Co2P)的XRD圖。
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所制得的磷化鈷(Co2P)的SEM圖，圖2a是2um的SEM圖，圖2b是500nm的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例1
[0024]一種中空磷化鈷多級(jí)納微米材料的制備方法，包括以下步驟:
[0025]I)向聚四氟乙烯內(nèi)襯中加入體積是40mL的乙二醇，在每毫升溶液中加入0.012g的六水合氯化鈷，攪拌直至固體完全溶解，形成澄清透明溶液；
[0026]2)向每毫升澄清透明溶液中加入0.0075g聚乙二醇(PEG-10000)，再次攪拌至完全溶解得到透明溶液；
[0027]3)在步驟2)得到的每毫升透明溶液中再加入0.015g的黃磷，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密封條件下置于恒溫烘箱200°C加熱反應(yīng)16h ；
[0028]4)反應(yīng)完成后，隨爐冷卻到室溫，然后離心分離，得粗產(chǎn)物；
[0029]5)依次分別用蒸餾水、無(wú)水乙醇、苯對(duì)粗產(chǎn)物進(jìn)行洗滌；
[0030]6)將洗滌后的產(chǎn)品置于真空干燥箱中60°C下真空干燥24h，得到中空磷化鈷多級(jí)納微米材料。
[0031]參照?qǐng)D1、圖2，圖1是本實(shí)施例所制得的磷化鈷(Co2P)的XRD圖，圖2是本實(shí)施例所制得的磷化鈷(Co2P)的SEM圖。
[0032]實(shí)施例2
[0033]將實(shí)施例1步驟2)聚乙二醇(PEG-10000)的量改為0.013g，其他條件保持不變。得到的產(chǎn)物Co2Pg級(jí)微球，其球壁二級(jí)結(jié)構(gòu)團(tuán)聚較明顯，而且尺寸較大。
[0034]實(shí)施例3
[0035]將實(shí)施例1步驟3)溫度改為180°C，其他條件保持不變。該溫度下生成Co2P,結(jié)晶度較差。
[0036]實(shí)施例4
[0037]將實(shí)施例1步驟3)溫度改為210°C，其他條件保持不變。該溫度下得到的中空Co2P發(fā)生破碎，形貌雜亂。
[0038]實(shí)施例5
[0039]將實(shí)施例1步驟I)鈷鹽改為七水合硫酸鈷，其他條件保持不變。該條件下有Co2P多級(jí)微球出現(xiàn)，但是球壁棒相對(duì)稀疏。
[0040]實(shí)施例6
[0041]將實(shí)施例1步驟I)乙二醇加入量改為45mL，其他條件保持不變。該溫度下得到的Co2P有中空結(jié)構(gòu)，但是球壁棒變短。
[0042]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明描述，且對(duì)不同的實(shí)施例的產(chǎn)物進(jìn)行了描述，但其都只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種中空磷化鈷多級(jí)納微米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)向聚四氟乙烯內(nèi)襯中加入體積35?45mL的乙二醇，在每毫升溶液中加入0.005?0.02g的含結(jié)晶水鈷鹽，攪拌直至固體完全溶解，形成澄清透明溶液； 2)向每毫升澄清透明溶液中加入0.002?0.02g聚乙二醇(PEG-10000)，再次攪拌至完全溶解得到透明溶液； 3)在步驟2)得到的每毫升透明溶液中再加入0.005?0.02g的黃磷，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密封條件下置于恒溫烘箱180?220°C加熱反應(yīng)2?24h ; 4)反應(yīng)完成后，隨爐冷卻到室溫，然后離心分離，得粗產(chǎn)物； 5)依次分別用蒸餾水、無(wú)水乙醇、苯對(duì)粗產(chǎn)物進(jìn)行洗滌； 6)將洗滌后的產(chǎn)品置于真空干燥箱中50?70°C下真空干燥18?24h，得到中空磷化鈷多級(jí)納微米材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空磷化鈷多級(jí)納微米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中含結(jié)晶水鈷鹽是六水合氯化鈷、七水合硫酸鈷、六水合硝酸鈷、四水合乙酸鈷其中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空磷化鈷多級(jí)納微米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中聚四氟乙烯內(nèi)襯為50mL，填充度為70%?90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空磷化鈷多級(jí)納微米材料的制備方法，其特征在于:所述中空磷化鈷多級(jí)納微米材料應(yīng)用于染料廢水光催化降解。
【專(zhuān)利摘要】一種中空磷化鈷多級(jí)納微米材料的制備方法，先在聚四氟乙烯內(nèi)襯中加入乙二醇，再加入含結(jié)晶水鈷鹽，攪拌直至固體完全溶解，形成澄清透明溶液；然后加入聚乙二醇(PEG-10000)，再次攪拌至完全溶解得到透明溶液；再加入黃磷，把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密封條件下置于恒溫烘箱加熱反應(yīng)；反應(yīng)完成后，隨爐冷卻到室溫，然后離心分離，得粗產(chǎn)物；然后依次分別用蒸餾水、無(wú)水乙醇、苯對(duì)粗產(chǎn)物進(jìn)行洗滌；最后將洗滌后的產(chǎn)品真空干燥，得到中空磷化鈷多級(jí)納微米材料，該材料具有降解染料廢水的性能，該方法原料易得、方法簡(jiǎn)便、重復(fù)性好且不需要后期熱處理。
【IPC分類(lèi)】C01B25-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104555957
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410841976
【發(fā)明人】劉淑玲, 溫俊濤, 仝建波, 程芳玲
【申請(qǐng)人】陜西科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日