介觀晶體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種制備形貌可控的a -Fe2O3介晶的方法，屬于無(wú)機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]Ct-Fe2O3作為一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，在鐵系氧化物中，其熱力學(xué)性最為穩(wěn)定的。具有逐層結(jié)構(gòu)的Ct-Fe2O3的介觀晶體是由C1-Fe2O3晶體通過(guò)自組裝形成的。因而它既具有一般Ct-Fe2O3晶體的性質(zhì)和功能，又具有因晶體聚集而產(chǎn)生的特殊性質(zhì)和功能。正因如此，Q-Fe2O3介晶被廣泛應(yīng)用于染料，石油化工，光催化水解，太陽(yáng)能電池以及生物科技等領(lǐng)域。大量的研究表明a -Fe2O3介觀晶體的性質(zhì)及應(yīng)用很多程度上取決于其尺寸和形貌。因而，具有形貌可控的Ct-Fe2O3介觀晶體能夠極大的拓展其功能性，豐富其應(yīng)用前景。如何制備a -Fe2O3介觀晶體，實(shí)現(xiàn)其尺寸形貌的準(zhǔn)確控制依然是人們面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
[0003]生物礦化的概念已被廣泛用作制備具有特定尺寸形貌的無(wú)機(jī)納米晶體。它是指生物體借助于體內(nèi)的生物分子如多糖、氨基酸、蛋白質(zhì)等來(lái)合成具有特定功能無(wú)機(jī)納米材料。目前，生物礦化理念多被應(yīng)用于常規(guī)化學(xué)環(huán)境如生理環(huán)境等。對(duì)于一些需要嚴(yán)苛化學(xué)制備工藝如高溫高壓的環(huán)境則少有嘗試?？紤]水熱制備方法的強(qiáng)大功效和蛋白的多樣性，其二者的結(jié)合必將為形貌可控的無(wú)機(jī)納米的合成提供了一條高效、便捷、廉價(jià)和易于規(guī)?；闹苽浞绞?。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的:研究蛋白在水熱條件下對(duì)介晶形貌形成的影響，從而篩選恰當(dāng)?shù)牡鞍鬃鳛槟０逯苽湫蚊部煽氐腶 -Fe2O3介晶，以簡(jiǎn)化制備過(guò)程降低制備成本為最終的規(guī)?；龊娩亯|。
[0005]本發(fā)明使用蛋白作為模板劑，以三價(jià)鐵離子鹽作為前驅(qū)體，在水熱條件下通過(guò)控制所使用蛋白的濃度來(lái)制備形貌可控的a -Fe2O3介晶。
[0006]本發(fā)明所使用的三價(jià)鐵離子鹽為氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵的一種或多種；蛋白既可以是單一蛋白如牛血清白蛋白，溶菌酶，過(guò)氧化氫酶也可以是蛋白混合物如廉價(jià)雞蛋清。
[0007]本發(fā)明所述技術(shù)方案相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)和高效制備形貌可控Ct-Fe2O3介晶的方法。結(jié)果表明在水熱條件下，蛋白對(duì)形成形貌可控的a-Fe2O3介晶具有非常類(lèi)似的調(diào)節(jié)功能；
(2)本發(fā)明提供了一種在水熱條件下，通過(guò)改變蛋白的濃度來(lái)調(diào)控所制備a-Fe2O3介晶的形貌的方法，其形貌與蛋白質(zhì)種類(lèi)無(wú)關(guān)，本發(fā)明中所采用蛋白均能實(shí)現(xiàn)調(diào)控目的；
(3)本發(fā)明中，在水熱合成過(guò)程中通過(guò)改變蛋白的濃度，可以制備尺寸均一，結(jié)構(gòu)規(guī)整的紡錘體型和橄欖形Q-Fe2O3介晶?！靖綀D說(shuō)明】
[0008]
圖1是以不同濃度牛血清白蛋白為模板制備所制備Ct-Fe2O3的X射線衍射圖譜。蛋白的質(zhì)量濃度分別為:(a) 0%; (b) 0.1%; (c) 0.5% ；
圖2是以不同濃度牛血清白蛋白為模板制備所制備a -Fe2O3的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。蛋白的質(zhì)量濃度分別為:(a) O %; (b) 0.01 %; (c) 0.05 %; (d) 0.1 %; (e) 0.25 %;和(f) 0.5 % ；
圖3是以不同濃度的溶菌酶，過(guò)氧化氫為模板制備所制備a -Fe2O3的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。蛋白的種類(lèi)及其質(zhì)量濃度分別為:(a)，(b)溶菌酶0.01 %，0.05 %;(C)，(d)過(guò)氧化氫酶 0.01 %，0.05 %;
圖4是以不同濃度的雞蛋清為模板制備所制備a -Fe2O3的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。蛋清的質(zhì)量濃度分別為:(a) 0.01 %; (b) 0.05 %。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，基于本發(fā)明的原理對(duì)本發(fā)明所做出的各種改動(dòng)或修改同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0010]實(shí)施例一:
以牛血清白蛋白為模版制備O-Fe2O3:
(1)準(zhǔn)確配置濃度為0.12 mol/L的三氯化鐵水溶液和質(zhì)量濃度為1%的牛血清白蛋白母液。向A，B，C三個(gè)50 mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯中加入三氯化鐵溶液17.5 mL，隨后分別加入0.35 mL，l.75 mL和3.5 mL的蛋白母液，最后分別補(bǔ)加17.15 mL，15.75 mL和14mL的二次水從而制備35 mL蛋白質(zhì)量濃度分別為0.01%，0.05%和0.1%，三價(jià)鐵離子濃度為
0.06 mol/L的混合溶液；
(2)將上述蛋白和金屬鹽溶液的混合物在室溫下攪拌30min中直到溶液混合均勻；
(3)將(2)中的盛放有混合液的聚四氟乙烯內(nèi)襯置于不銹鋼反應(yīng)釜中。將擰緊后反應(yīng)釜放置到烘箱中，逐步升溫至180 °C，恒溫反應(yīng)10 ho反應(yīng)完畢，待反應(yīng)釜冷卻至室溫后，取出反應(yīng)液經(jīng)多次離心洗滌將所得固體置于80 °(:烘箱中直至烘干；
上述流程和方法同樣適用于以過(guò)氧化氫酶和溶菌酶為模板制備的a -Fe2O3的操作中。
[0011]實(shí)施例二:
以雞蛋清為模板制備a -Fe2O3:
(1)取新鮮購(gòu)置的雞蛋，取蛋清溶液。蛋清溶液中混合蛋白的計(jì)算方法如下:Ig蛋清液中，按照蛋白含量10%，水含量90%處理。其質(zhì)量濃度約為10%，將其稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的雞蛋清母液；
(2)準(zhǔn)確配置濃度為0.12 mol/L的三氯化鐵水溶液和質(zhì)量濃度為1%的雞蛋清母液。向A, B, C三個(gè)50 mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯中加入三氯化鐵溶液17.5 mL，隨后分別加入0.35ml, 1.75 mL和3.5 mL的蛋白母液，最后分別補(bǔ)加17.15 mL, 15.75 mL和14 mL的二次水從而制備35 mL蛋白質(zhì)量濃度分別為0.01%，0.05%和0.1%，三價(jià)鐵離子濃度為0.06 mol/L的混合溶液； (3)將上述蛋白和金屬鹽溶液的混合物在室溫下攪拌30min中直到溶液顏混合均勻；
(4)將(2)中的盛放有混合液的聚四氟乙烯內(nèi)襯置于不銹鋼反應(yīng)釜中。將擰緊后反應(yīng)釜放置到烘箱中，逐步升溫至180 °C，恒溫反應(yīng)10 ho反應(yīng)完畢，待反應(yīng)釜冷卻至室溫后，取出反應(yīng)液經(jīng)多次離心洗滌將所得固體置于80 0C烘箱中直至烘干。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用蛋白制備形貌可控的a _Fe 203介晶的方法；將蛋白包括單一組分蛋白如牛血清白蛋白、過(guò)氧化氫酶，溶菌酶以及混合蛋白如廉價(jià)雞蛋清或者它們的混合物作為模板劑，與三價(jià)鐵離子鹽溶液(如三氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵等)混合，其混合溶液在水熱條件下(100-240 °C，水熱反應(yīng)釜)制備形貌可控的a-Fe203介晶。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的形貌可控的a-Fe203介晶的制備方法，其特征在于，所述的模板劑為牛血清白蛋白、溶菌酶、過(guò)氧化氫酶或者混合蛋白雞蛋清。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的形貌可控的a-Fe203介晶的制備方法，其特征在于，所述的三價(jià)鐵離子鹽溶液為三氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵等中的一種或多種組合溶液。4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的形貌可控的a-Fe203介晶的制備方法，其特征在于，所述混合溶液中三價(jià)鐵離子的濃度為0.01-0.1 mol.L \蛋白的質(zhì)量濃度為0.01% - 1%。5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的形貌可控的a_Fe 203介晶的制備方法，其特征在于，將上述三價(jià)鐵離子與蛋白的混合溶液置于聚四氟乙烯內(nèi)襯中室溫下攪拌5-60 min，使其混合均勻；隨后，將聚四氟乙烯內(nèi)襯置入到不銹鋼反應(yīng)釜中擰緊后放入到烘箱加熱反應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的形貌可控的a-Fe203介晶的制備方法，其特征在于，所述的水熱法的反應(yīng)溫度為180 °C，反應(yīng)時(shí)間為1 -20 ho7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的形貌可控的a_Fe 203介晶的制備方法，其特征在于，當(dāng)烘箱中的反應(yīng)完成后，使反應(yīng)釜自然冷卻至室溫；所得紅褐色液體經(jīng)離心-蒸餾水洗滌反復(fù)三次后，所得固體置于60-120 °C烘箱中干燥6-48 h。
【專(zhuān)利摘要】α-Fe2O3作為一種優(yōu)良半導(dǎo)體材料被廣泛應(yīng)用于催化，能源，燃料能領(lǐng)域。其理化性能和應(yīng)用范圍很大程度由其尺寸和形貌決定。本發(fā)明提供了一種制備形貌可控的α-Fe2O3介觀晶體的簡(jiǎn)易、廉價(jià)的方法。該方法是在水熱條件下，通過(guò)向可溶解性三價(jià)鐵離子鹽溶液中加入不同濃度的蛋白如牛血清白蛋白、溶菌酶、過(guò)氧化物酶或雞蛋清等，實(shí)現(xiàn)對(duì)所制備α-Fe2O3介晶的形貌從紡錘體到橄欖在到蠶繭形的控制。本發(fā)明提供的制備形貌可控的α-Fe2O3介晶的方法成本低、操作簡(jiǎn)便、時(shí)間短、易于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，使本發(fā)明具有極為廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類(lèi)】C01G49/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105236495
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510582537
【發(fā)明人】劉又年, 王立強(qiáng), 李向芝, 蔣星星
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月15日