CN102936038B - 具有黑暗催化能力的Bi3+掺杂CoTiO3 纳米粉体的制备方法 - Google Patents

具有黑暗催化能力的Bi3+掺杂CoTiO3 纳米粉体的制备方法 Download PDF

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具有黑暗催化能力的Bi3+掺杂CoTiO3纳米粉体的制备方法，将乙二胺四乙酸完全溶解于分析纯的氨水中后加入六水合硝酸钴得溶液A；向A中滴加冰醋酸得溶液B；将溶液B倒入酞酸丁酯中得溶胶C；向溶胶C中添加五水合硝酸铋得溶胶D；将溶胶D在20℃-60℃下静置后，放入干燥箱干燥，使其形成干凝胶，随后用玛瑙研钵研细；将研细的干凝胶放入马弗炉中500℃-800℃煅烧后随炉冷却，得到目标产物——Bi3+掺杂的CoTiO3纳米粉体。由于溶胶-凝胶法反应条件温和、掺杂过程可控、所制备的粉体为纳米级且分布均匀。此方法制备的Bi3+掺杂CoTiO3粉体大小均匀，尺寸在20-100nm范围内。通过控制Bi3+掺杂量可以制备出黑暗催化效果优异的纳米粉体，其催化甲基橙脱色率达到10％-85％。

Description

具有黑暗催化能力的Bi3+掺杂CoTiO3 纳米粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种催化剂的制备方法，具体涉及一种具有黑暗催化能力的Bi3+掺杂CoTiO3纳米粉体的制备方法。 
背景技术
钛铁矿型CoTiO3是一种新兴的无机功能材料，具有热稳定、机械强度高、催化、敏感等多种性能。近年来，随着人们对节约能源、环境保护意识的提高，钛铁矿作为高效催化剂的作用备受关注。 
研究已证实纳米CoTiO3是一种性能十分优良的汽油脱硫催化剂[Gates B C,Katzer J R,Schuit G C A.Chemistry of Catalytic Processes[M].New York:McGraw‐Hill1979,Chapter5.]，近年来关于钛铁矿型化合物的光催化性逐渐成为研究热点，现有资料显示：不同制备方法，特别是不同元素掺杂的CoTiO3粉体表现出多样的催化特征。[Sharma Y K,Kharkwal M,Uma S,et al.Synthesis and characterization of titanates of the formula MTiO3(M=Mn,Fe,Co,Ni and Cd)by co‐precipitation of mixed metal oxalates[J].Polyhedron,2009,28:579‐585.] 
特别值得关注的是：Co‐Ti‐O系列化合物在黑暗条件下即可表现出优异的催化有机物分解的特性。S.Uma研究组发现CoTiO3/TiO2复合粉体在黑暗中催化乙醛气体分解的作用大于纯TiO2粉体在紫外光照射下的分解效率[Kapoor P N,Uma S,Rodriguez S,et al.Aerogel processing of MTi2O5(M=Mg,Mn,Fe,Co,Zn,Sn)compositions using single source precursors:synthesis,characterization and photocatalytic behavior[J].Journal of Molecular Catalysis A:Chemical,2005,229:145‐150.]，这与通常的光催化条件完全不同，该研究预示着CoTiO3系列化合物可 作为一种无需光照激发的高效催化剂，在创造清洁生活条件方面具有广阔的应用前景。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用溶胶-凝胶法制备出在黑暗条件下即可催化有机物分解，具有节能高效优势的具有黑暗催化能力的Bi3+掺杂CoTiO3纳米粉体的制备方法。 
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 
1）取分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）和能够完全溶解乙二胺四乙酸的氨水（NH3·H2O），将分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）完全溶解于分析纯的氨水（NH3·H2O）中，然后加入分析纯六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O），常温下搅拌得到均匀的红色透明溶液记为A，其中，Co2+与EDTA按1：0.5‐3的摩尔比混合； 
2）向A中滴加分析纯的冰醋酸（CH3COOH）并充分搅拌，调节溶液pH值为1.0～7.0，得到红褐色溶液记为B； 
3）将溶液B缓慢倒入分析纯的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）中，使溶液中Co2+与Ti4+以1：0.2‐4摩尔比混合，充分搅拌得到红色透明溶胶记为C； 
4）向溶胶C中添加分析纯的五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O），控制Bi3+的摩尔掺杂量为0.5%‐5.0%，充分搅拌得到的溶胶记为D； 
5）将上述溶胶D在20℃‐60℃下静置10‐48h后，放入干燥箱于80℃干燥，使其形成干凝胶，随后用玛瑙研钵研细； 
6）将研细的干凝胶放入马弗炉中500℃‐800℃煅烧，保温1h‐24h后随炉冷却，得到目标产物——Bi3+掺杂的CoTiO3纳米粉体。 
由于溶胶‐凝胶法反应条件温和、掺杂过程可控、所制备的粉体为纳米级且 分布均匀，是一种理想的制备掺杂纳米粉体的方法。此方法制备的Bi3+掺杂CoTiO3粉体大小均匀，尺寸在20‐100nm范围内。通过控制Bi3+掺杂量可以制备出黑暗催化效果优异的纳米粉体，其催化甲基橙脱色率达到10%‐85%。且本发明的制备方法工艺设备简单，原料易得，操作方便，反应条件温和，无污染，所得产物形状规则，粒径分布范围窄，分散性好且掺杂效率高。 
附图说明
图1是实施例3制备的Bi3+掺杂CoTiO3纳米粉体的X‐射线衍射（XRD）图谱。 
图2是实施例3制备的Bi3+掺杂CoTiO3纳米粉体的透射电镜（TEM）照片。 
图3是实施例3制备的Bi3+掺杂CoTiO3纳米粉体黑暗条件下催化甲基橙降解效果图。 
具体实施方式
实施例1： 
1）取分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）和能够完全溶解乙二胺四乙酸的氨水（NH3·H2O），将分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）完全溶解于分析纯的氨水（NH3·H2O）中，然后加入分析纯六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O），常温下搅拌得到均匀的红色透明溶液记为A，其中，Co2+与EDTA按1：0.5的摩尔比混合； 
2）向A中滴加分析纯的冰醋酸（CH3COOH）并充分搅拌，调节溶液pH值为1.0，得到红褐色溶液记为B； 
3）将溶液B缓慢倒入分析纯的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）中，使溶液中Co2+与Ti4+以1：0.5摩尔比混合，充分搅拌得到红色透明溶胶记为C； 
4）向溶胶C中添加分析纯的五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O），控制Bi3+的摩尔掺杂量为0.5%，充分搅拌得到的溶胶记为D； 
5）将上述溶胶D在20℃下静置48h后，放入干燥箱于80℃干燥，使其形成干凝胶，随后用玛瑙研钵研细； 
6）将研细的干凝胶放入马弗炉中500℃煅烧，保温24h后随炉冷却，得到目标产物——Bi3+掺杂的CoTiO3纳米粉体。 
实施例2： 
1）取分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）和能够完全溶解乙二胺四乙酸的氨水（NH3·H2O），将分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）完全溶解于分析纯的氨水（NH3·H2O）中，然后加入分析纯六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O），常温下搅拌得到均匀的红色透明溶液记为A，其中，Co2+与EDTA按1：3的摩尔比混合； 
2）向A中滴加分析纯的冰醋酸（CH3COOH）并充分搅拌，调节溶液pH值为7.0，得到红褐色溶液记为B； 
3）将溶液B缓慢倒入分析纯的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）中，使溶液中Co2+与Ti4+以1：4摩尔比混合，充分搅拌得到红色透明溶胶记为C； 
4）向溶胶C中添加分析纯的五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O），控制Bi3+的摩尔掺杂量为5.0%，充分搅拌得到的溶胶记为D； 
5）将上述溶胶D在60℃下静置10h后，放入干燥箱于80℃干燥，使其形成干凝胶，随后用玛瑙研钵研细； 
6）将研细的干凝胶放入马弗炉中800℃煅烧，保温1h后随炉冷却，得到目标产物——Bi3+掺杂的CoTiO3纳米粉体。 
实施例3： 
1）取分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）和能够完全溶解乙二胺四乙酸的氨水（NH3·H2O），将分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）完全溶解于分析纯的氨水 （NH3·H2O）中，然后加入分析纯六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O），常温下搅拌得到均匀的红色透明溶液记为A，其中，Co2+与EDTA按1：1的摩尔比混合； 
2）向A中滴加分析纯的冰醋酸（CH3COOH）并充分搅拌，调节溶液pH值为4.0，得到红褐色溶液记为B； 
3）将溶液B缓慢倒入分析纯的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）中，使溶液中Co2+与Ti4+以1：2摩尔比混合，充分搅拌得到红色透明溶胶记为C； 
4）向溶胶C中添加分析纯的五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O），控制Bi3+的摩尔掺杂量为3.0%，充分搅拌得到的溶胶记为D； 
5）将上述溶胶D在40℃下静置24h后，放入干燥箱于80℃干燥，使其形成干凝胶，随后用玛瑙研钵研细； 
6）将研细的干凝胶放入马弗炉中600℃煅烧，保温12h后随炉冷却，得到目标产物——Bi3+掺杂的CoTiO3纳米粉体。 
由图1可以看出本方法所制备的产物为Bi3+掺杂的CoTiO3晶粒。 
由图2可以看出产物的平均粒径为50nm。 
由图3可以看出：实施例3所制备的Bi3+掺杂CoTiO3纳米晶在黑暗条件下催化甲基橙降解的脱色率随反应时间的延长而增大，反应4小时脱色率可达到70%。 
实施例4： 
1）取分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）和能够完全溶解乙二胺四乙酸的氨水（NH3·H2O），将分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）完全溶解于分析纯的氨水（NH3·H2O）中，然后加入分析纯六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O），常温下搅拌得到均匀的红色透明溶液记为A，其中，Co2+与EDTA按1：2的摩尔比混合； 
2）向A中滴加分析纯的冰醋酸（CH3COOH）并充分搅拌，调节溶液pH值为3.0，得到红褐色溶液记为B； 
3）将溶液B缓慢倒入分析纯的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）中，使溶液中Co2+与Ti4+以1：0.2摩尔比混合，充分搅拌得到红色透明溶胶记为C； 
4）向溶胶C中添加分析纯的五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O），控制Bi3+的摩尔掺杂量为1.0%，充分搅拌得到的溶胶记为D； 
5）将上述溶胶D在30℃下静置20h后，放入干燥箱于80℃干燥，使其形成干凝胶，随后用玛瑙研钵研细； 
6）将研细的干凝胶放入马弗炉中700℃煅烧，保温8h后随炉冷却，得到目标产物——Bi3+掺杂的CoTiO3纳米粉体。 

Claims (1)

1.一种具有黑暗催化能力的Bi3+掺杂CoTiO3纳米粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）取分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）和能够完全溶解乙二胺四乙酸的氨水（NH3·H2O），将分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）完全溶解于分析纯的氨水（NH3·H2O）中，然后加入分析纯六水合硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O），常温下搅拌得到均匀的红色透明溶液记为A，其中，Co2+与EDTA按1：0.5‐3的摩尔比混合；
2）向A中滴加分析纯的冰醋酸（CH3COOH）并充分搅拌，调节溶液pH值为1.0～7.0，得到红褐色溶液记为B；
3）将溶液B缓慢倒入分析纯的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）中，使溶液中Co2+与Ti4+以1：0.2‐4摩尔比混合，充分搅拌得到红色透明溶胶记为C；
4）向溶胶C中添加分析纯的五水合硝酸铋（Bi(NO3)3·5H2O），控制Bi3+的摩尔掺杂量为0.5%‐5.0%，充分搅拌得到的溶胶记为D；
5）将上述溶胶D在20℃‐60℃下静置10‐48h后，放入干燥箱于80℃干燥，使其形成干凝胶，随后用玛瑙研钵研细；
6）将研细的干凝胶放入马弗炉中500℃‐800℃煅烧，保温1h‐24h后随炉冷却，得到目标产物——Bi3+掺杂的CoTiO3纳米粉体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105170173B (zh) * 2015-09-29 2017-10-13 北京化工大学 一种钙钛矿材料/有机聚合物复合光催化剂、制备及应用
CN105905950B (zh) * 2016-04-07 2017-07-28 陕西科技大学 一种快速响应/恢复型石墨烯‑CoTiO3复合敏感材料的制备方法
CN110028108A (zh) * 2019-05-24 2019-07-19 江苏特丰新材料科技有限公司 一种新型的钛酸盐功能材料制备工艺
CN113828315A (zh) * 2021-10-25 2021-12-24 中领先进(南京)环境技术研究院有限公司 一种铁掺杂钛酸钴催化剂及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900223A (en) * 1993-09-03 1999-05-04 Chon International Co. Ltd. Process for the synthesis of crystalline powders of perovskite compounds
CN101844816A (zh) * 2010-05-25 2010-09-29 陕西科技大学 一种纳米钛酸钴粉体的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900223A (en) * 1993-09-03 1999-05-04 Chon International Co. Ltd. Process for the synthesis of crystalline powders of perovskite compounds
CN101844816A (zh) * 2010-05-25 2010-09-29 陕西科技大学 一种纳米钛酸钴粉体的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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