本發(fā)明涉及一種構(gòu)建可控?cái)?shù)量復(fù)合金屬氧化物界面制備方法，尤其是一種利用靜電紡絲制備具有高催化活性懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4復(fù)合金屬氧化物纖維的制備方法。

背景技術(shù)：

1、尖晶石過(guò)渡金屬氧化物具有豐富的儲(chǔ)量，因此在過(guò)去十年中得到了廣泛的研究。大量研究表明，調(diào)節(jié)金屬-氧鍵強(qiáng)度可通過(guò)提高表面晶格氧(olatt)的反應(yīng)活性來(lái)提高催化性能，而表面晶格氧對(duì)基于mars-van?krevelen(mvk)機(jī)理的揮發(fā)性有機(jī)化合物降解至關(guān)重要。由于co3o4與olatt發(fā)生voc反應(yīng)的障礙較低，且具有出色的氧化還原能力，因此已成為一種極具吸引力的voc氧化替代催化劑。具有ce3+和ce4+氧化態(tài)的ceo2顯示出可逆的表面氧離子交換、高儲(chǔ)氧能力和良好的電子/離子導(dǎo)電性，這為與其他材料產(chǎn)生強(qiáng)電子耦合提供了機(jī)會(huì)。由于不同成分之間相互作用密切，納米界面的構(gòu)建可加速電荷轉(zhuǎn)移并產(chǎn)生更多的氧空位。氣態(tài)氧對(duì)消耗掉的olatt的快速補(bǔ)充可以加速中間產(chǎn)物的深度氧化，實(shí)現(xiàn)vocs的持續(xù)消除。同時(shí)金屬氧化物的界面對(duì)金屬氧化物的活性、穩(wěn)定性和選擇性有著深遠(yuǎn)的影響。通常，可以通過(guò)浸漬、共沉淀、陽(yáng)離子交換和表面活性劑誘導(dǎo)等方法合成。然而，這些方法無(wú)法控制界面的數(shù)量，而宏觀上的不均勻分布可能會(huì)妨礙催化劑的選擇性使用。利用靜電紡絲技術(shù)制備直徑從亞微米到納米級(jí)的均質(zhì)材料的優(yōu)勢(shì)，可控制備數(shù)量ceo2/co3o4復(fù)合金屬氧化物纖維。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于以上的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4界面催化劑的方法，這種方法制備可以有效構(gòu)建復(fù)合金屬氧化物界面，可操作性強(qiáng)，符合環(huán)境要求。

2、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用技術(shù)方案具體包括以下步驟：

3、一種懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4界面催化劑的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

4、s1)co-sio2的合成

5、1)稱(chēng)取sio2，加入純水并超聲，得到二氧化硅水溶液；

6、2)稱(chēng)取co(no3)2·6h2o和ch3coona，并加入純水于燒杯中攪拌，倒入步驟1)所得的二氧化硅水溶液混合，獲得溶液a；

7、3)將步驟2)所得的溶液a置于烘箱中水熱，再將所得混合物離心洗去雜質(zhì)得到固體顆粒，并在烘箱中干燥，得到co-sio2；

8、s2)懸濁液電紡

9、4)稱(chēng)取聚乙烯吡咯烷酮，加入n-n-二甲基酰胺攪拌得到聚合物溶液；

10、5)稱(chēng)取ce(no3)3·6h2o，加入步驟4)所得的聚合物溶液并攪拌,得到溶液b；

11、6)將步驟3)所得到的co-sio2加入到步驟5)所得的溶液b中混合均勻，得到溶液c；

12、將步驟6)所得的溶液c轉(zhuǎn)入注射器，而后進(jìn)行靜電紡絲，得到的膜布進(jìn)行煅燒，得到最終的催化劑1co@si-nce，其中n＝5,7,9,11。

13、步驟s1)所述的sio2質(zhì)量(g)、ch3coona質(zhì)量(g)、co(no3)2·6h2o摩爾質(zhì)量(mmol)比值為(0.09～0.2):(0.2～0.8):(2～8)。

14、步驟s1)所述的co(no3)2·6h2o和ch3coona與去離子水的攪拌時(shí)間為30～60min，隨后與二氧化硅水溶液混合并超聲，時(shí)間為30～60min。

15、步驟s1)所述的溶液烘箱中水熱溫度為150～200℃時(shí)間為6～18h，獲得混合物離心3～10次洗去雜質(zhì)。

16、步驟s2)所述的聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量(g)、n-n-二甲基酰胺體積(ml)、ce(no3)3·6h2o摩爾質(zhì)量(mmol)、co-sio2質(zhì)量(g)比值為(1～5):(10～30):(0.05～2)：(0.01～0.09)。

17、步驟s2)聚乙烯吡咯烷酮與n-n-二甲基酰胺攪拌的時(shí)間為4～8h，ce(no3)3·6h2o與溶液攪拌的時(shí)間為1～3h，co3o4-sio2與溶液混合超聲的時(shí)間為1～3h。

18、步驟s2)所述的靜電紡絲條件為22～30kv電壓、0.2～1.0ml/h的進(jìn)液速度，煅燒的條件：升溫速率為2～8℃/min；恒溫溫度為400～600℃；恒溫煅燒時(shí)間4～6h。

19、本發(fā)明的技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

20、(1)本發(fā)明可以通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)控硝酸鈰的添加量控制催化劑中的界面數(shù)。

21、(2)本發(fā)明利用靜電紡絲技術(shù)，生成的催化劑形貌穩(wěn)定，各組分在纖維中分布均勻。

22、(3)本發(fā)明首次提出利用靜電紡絲制備具有高催化活性懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4復(fù)合金屬氧化物纖維的制備方法。

技術(shù)特征：

1.一種懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4界面催化劑的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4界面催化劑的方法，其特征在于：步驟s1）所述的sio2質(zhì)量g、ch3coona質(zhì)量g、co(no3)2·6h2o摩爾質(zhì)量mmol比值為（0.05～0.2）:（0.2～0.8）:（2～8）。

3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4界面催化劑的方法，其特征在于：步驟s1）所述的co(no3)2·6h2o和ch3coona與去離子水的攪拌時(shí)間為30～60?min，隨后與二氧化硅水溶液混合并超聲，時(shí)間為30～60?min。

4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4界面催化劑的方法，其特征在于：步驟s1）所述的溶液烘箱中水熱溫度為150～200°c、時(shí)間為6～18?h，獲得混合物離心3～10次洗去雜質(zhì)。

5.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4界面催化劑的方法，其特征在于：步驟s2）所述的聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量g、n-n-二甲基酰胺體積ml、ce(no3)3·6h2o摩爾質(zhì)量mmol、co-sio2質(zhì)量?g比值為1～5:10～30:0.05～2：0.01～0.09。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4界面催化劑的方法，其特征在于：步驟s2）聚乙烯吡咯烷酮與n-n-二甲基酰胺攪拌的時(shí)間為4～8?h，ce(no3)3·6h2o加入溶液b攪拌的時(shí)間為1～3?h，co-sio2加入溶液c中混合超聲的時(shí)間為1～3h。

7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量ceo2/co3o4界面催化劑的方法，其特征在于：步驟s2）所述的靜電紡絲條件為22～30kv電壓、0.2～1.0?ml/h的進(jìn)液速度，煅燒的條件：升溫速率為2～8?oc/min；恒溫溫度為400～600?oc；恒溫煅燒時(shí)間4～6?h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種懸濁液靜電紡絲合成含有可控?cái)?shù)量CeO<subgt;2</subgt;/Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;界面催化劑的方法。其特點(diǎn)為將乙酸鈉并與硝酸鈷加入含二氧化硅的水溶液，經(jīng)超聲、攪拌、水熱、離心干燥制備出尖晶石型Co?SiO<subgt;2</subgt;，而后加入含硝酸鈰、N?N?二甲基酰胺、聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液，在27kV的電壓下、0.5mL/hde進(jìn)液速度下紡絲得到纖維，最后煅燒得到催化劑。結(jié)果表明，通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物溶液中硝酸鈰的含量可以制備出一系列含不同CeO<subgt;2</subgt;/Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;界面的催化劑；CeO<subgt;2</subgt;/Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;界面影響了催化劑的氧化還原性能以及表面活性氧物種的釋放能力。該方法通過(guò)易于調(diào)控的硝酸鈰添加量來(lái)改變催化劑中的界面數(shù)量，結(jié)果可控，催化劑具有較好的耐水性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：羅永晉,林逸典,左佳昌,曾令興,楊松偉,黃寶銓,錢(qián)慶榮,陳慶華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19