CN101717124A - 一种立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法，属于介孔材料制备技术领域，解决现有技术中没有立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物及其制备方法的问题，本发明的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法，主要原料为硝酸钴、硝酸镍和硝酸铜，采用硬模板法制备。本发明首次提供了一种新型制备立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的方法，制备得到的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物结晶度高、比表面大，孔径分布均匀，适合应用于催化和电极材料，同时在磁性、气体传感器方面也有一定的用途。
Description
技术领域
本发明属于介孔材料技术领域，更具体涉及一种立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法。
背景技术
介孔材料由于具有较高的比表面、均匀的孔径分布和孔径可调等特性，被广泛应用于催化、吸附分离和电池材料领域。目前介孔材料的制备主要有软模板法和硬模板法。以材料组分来看，介孔材料主要集中于二元氧化物，三元氧化物的研究报道还较少。钴酸盐体系由于其特殊性质广泛应用于催化和电池领域。目前，有研究报道二维介孔孔道结构钴酸盐的合成及在催化领域的应用。而对于立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物还没有相关报道。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中没有立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物介孔材料及其制备方法的问题，提供一种立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法。本发明制备方法所得产品比表面大，孔径分布均匀。
本发明的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法，主要原料为硝酸钴及其硝酸镍或硝酸铜，采用硬模板法制备。
本发明的显著优点是：本发明首次提供了一种制备立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的方法，该方法制备得到的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物结晶度高、比表面大，孔径分布均匀，适合应用于催化和电极材料，同时在磁性、气体传感器方面也有一定的用途。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的立方相介孔结构钴酸镍的TEM表征图
具体实施方式
(1)采用已有技术合成出立方相的介孔二氧化硅分子筛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；
或者也可以直接采用市售的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6为模板。
(2)将硝酸镍或硝酸铜、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶320混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(1)所述的介孔二氧化硅分子筛KIT-6中，按照摩尔比，硝酸镍或硝酸铜∶KIT-6为1∶10，室温下搅拌8-12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体a；
(3)将硝酸镍或硝酸铜、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶533-591混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(2)所得前躯体a中，室温下搅拌8-12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体b；
(4)将硝酸镍或硝酸铜、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶800混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(3)所得前躯体b中，室温下搅拌8-12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度623K-673K下将反应物烧结5h，得前躯体c；
(5)将步骤(3)所得前躯体c在浓度为2摩尔每升的热烧碱溶液(343K-363K)进行搅拌洗脱，所述前躯体c与烧碱溶液的用量比为(以KIT-6与烧碱摩尔比计：为1∶2-10)，搅拌洗脱时间12h，洗脱两次，以除去模板KIT-6，所得产物用蒸馏水洗涤三次，绝对温度333K干燥12h；得到所述的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物。
所述的采用的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6孔径为6-8nm，孔容为0.95cm3/g，属于Ia3d空间群。
得到的产物立方相介孔结构钴酸镍比表面约为122.04m2/g，孔容约为0.42cm3/g，最几可孔径分布约为3nm。
以下根据实施例进一步说明本发明。
实施例1
(1)采用上述已有技术合成出立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6；或者也可以直接采用市售的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6为模板；
(2)将硝酸镍、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶320混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(1)所述的介孔二氧化硅分子筛KIT-6中，按照摩尔比，硝酸镍∶KIT-6为1∶10，室温下搅拌12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体a；
(3)将硝酸镍、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶591混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(2)所得前躯体a中，室温下搅拌12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体b；
(4)将硝酸镍、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶800混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(3)所得前躯体b中，室温下搅拌12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度623K下将反应物烧结5h，得前躯体c；
(5)将步骤(3)所得前躯体c在浓度为2摩尔每升的热烧碱溶液(343K-363K)进行搅拌洗脱，所述前躯体c与烧碱溶液的用量比为(以KIT-6与烧碱摩尔比计：为1∶4)，搅拌洗脱时间12h，洗脱两次，以除去模板KIT-6，所得产物用蒸馏水洗涤三次，绝对温度333K干燥12h；得到所述的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物。
所述的采用的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6孔径为6-8nm，孔容为0.95cm3/g，属于Ia3d空间群。
实施例2
(1)采用已有技术合成出立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6；或者也可以直接采用市售的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6为模板；
(2)将硝酸铜、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶320混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(1)所述的介孔二氧化硅分子筛KIT-6中，按照摩尔比，硝酸铜∶KIT-6为1∶10，室温下搅拌12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体a；
(3)将硝酸铜、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶533混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(2)所得前躯体a中，室温下搅拌12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体b；
(4)将硝酸铜、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶800混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(3)所得前躯体b中，室温下搅拌12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度673K下将反应物烧结5h，得前躯体c；
(5)将步骤(3)所得前躯体c在浓度为2摩尔每升的热烧碱溶液(343K-363K)进行搅拌洗脱，所述前躯体c与烧碱溶液的用量比为(以KIT-6与烧碱摩尔比计：为1∶4)，搅拌洗脱时间12h，洗脱两次，以除去模板KIT-6，所得产物用蒸馏水洗涤三次，绝对温度333K干燥12h；得到所述的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物。
所述的采用的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6孔径为6-8nm，孔容为0.95cm3/g，属于Ia3d空间群。
实施例3
(1)采用已有技术合成出立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6；或者也可以直接采用市售的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6为模板；
(2)将硝酸镍、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶320混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(1)所述的介孔二氧化硅分子筛KIT-6中，按照摩尔比，硝酸镍∶KIT-6为1∶10，室温下搅拌12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体a；
(3)将硝酸镍、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶533混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(2)所得前躯体a中，室温下搅拌12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体b；
(4)将硝酸镍、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶800混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(3)所得前躯体b中，室温下搅拌12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度623K下将反应物烧结5h，得前躯体c；
(5)将步骤(3)所得前躯体c在浓度为2摩尔每升的热烧碱溶液(343K-363K)进行搅拌洗脱，所述前躯体c与烧碱溶液的用量比为(以KIT-6与烧碱摩尔比计：为1∶4)，搅拌洗脱时间12h，洗脱两次，以除去模板KIT-6，所得产物用蒸馏水洗涤三次，绝对温度333K干燥12h；得到所述的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物。
所述的采用的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6孔径为6-8nm，孔容为0.95cm3/g，属于Ia3d空间群。
Claims (4)
1.一种立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法，其特征在于：采用硬模板法制备。
2.根据权利要求1所述的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法，其特征在于：制备的主要原料包括硝酸钴以及硝酸镍或硝酸铜。
3.根据权利要求1或2所述的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法，其特征在于：具体操作步骤为：
(1)合成出立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6；或者直接采用市售的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6为模板；
(2)将硝酸镍或硝酸铜、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶320混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(1)所述的介孔二氧化硅分子筛KIT-6中，按照摩尔比，硝酸镍或硝酸铜∶KIT-6为1∶10，室温下搅拌8-12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体a；
(3)将硝酸镍或硝酸铜、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶533-591混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(2)所得前躯体a中，室温下搅拌8-12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度573K下将反应物烧结3h，得前躯体b；
(4)将硝酸镍或硝酸铜、硝酸钴和无水乙醇按照摩尔比1∶2∶800混合，将得到的混合溶液浸渍到步骤(3)所得前躯体b中，室温下搅拌8-12h至无水乙醇完全挥发，按照绝对温度623K-673K下将反应物烧结5h，得前躯体c；
(5)将步骤(3)所得前躯体c在浓度为2摩尔每升的热烧碱溶液进行搅拌洗脱，所述热烧碱溶液的温度为343K-363K，所述前躯体c与烧碱溶液的用量比以KIT-6与烧碱摩尔比计：为1∶2-10，搅拌洗脱时间12h，洗脱两次，以除去模板KIT-6，所得产物用蒸馏水洗涤三次，绝对温度333K干燥12h；得到所述的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物。
4.根据权利要求3所述的立方相介孔结构钴酸盐三元氧化物的制备方法，其特征在于：所述的采用的立方相的介孔二氧化硅分子筛KIT-6孔径为6-8nm，孔容为0.95cm3/g，属于Ia3d空间群。
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