CN104803365A - 一种磷化钴三维片花的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种磷化钴三维片花的制备方法，向烧杯中加入乙二醇，再加入可溶性钴盐，搅拌直至固体完全溶解，形成澄清透明溶液；然后向澄清透明溶液中加入环己醇，继续搅拌至形成均一溶液；再将均一溶液转入聚四氟乙烯内衬中，加入白磷，然后把聚四氟乙烯内衬密封到不锈钢模具中，并置于恒温烘箱加热反应，反应完成后，随烘箱冷却到室温，然后离心分离，得粗产品；然后依次分别用蒸馏水、无水乙醇和苯对粗产品进行洗涤，最后将洗涤后的产品真空干燥，得到磷化钴三维片花，所得磷化钴三维片花具有良好的光催化降解染料废水性能，本发明成本低，原料易得，无需表面活性剂，重复性好，制备工艺简单，绿色环保，便于扩大生产。
Description
技术领域
本发明涉及无机纳微米材料制备技术领域，特别涉及一种磷化钴三维片花的制备方法。
背景技术
铁族过渡金属磷化物，如磷化钴，磷化镍，磷化铁等纳米材料，由于独特的物理化学性质吸引了众多关注。磷化钴(Co2P)作为重要的一员，不仅具有独特的磁性，是潜在的锂离子电池负极材料，而且在催化方面，如光催化和加氢精制催化方面有不俗的表现。在过去的几年中，人们尝试许多方法制备特殊形貌磷化钴纳米材料以使其展现出更好的性能。其中，三维组装纳米材料，由于组装有序，同时具备低维纳米和三维纳米材料多孔性表面体相比很高，能够提供更多表面活性位等性质，受到人们的关注，并被人们认为是实现先进纳米材料器件化的关键。而二维纳米由于厚度薄，具有较高的比表面积，表面能也很高，会暴露更多的晶界和晶面，使其在催化方面有着广泛的应用。因此，由纳米片组成的三维纳米片花成为人们的研究热点，但这种形貌主要存在于硫化物和氧化物中，由片花组成的分等级三维片花磷化物鲜有报道。
在众多制备磷化钴纳米材料的方法中，液相方法水热/溶剂热法，由于反应温度低，制得纳米材料形貌可控受到人们的亲睐。然而多数情况下，需要模板剂或者表面活性剂的辅助才能获得形貌均一、特殊的磷化钴纳米材料。但表面活性剂的使用使反应变得更加复杂，而且也有悖于绿色化学的理念。因此，寻找简单有效，无需表面活性剂的合成磷化钴纳米材料的路线很有必要。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种磷化钴三维片花的制备方法，制备出的磷化钴具有降解染料废水的性能。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种磷化钴三维片花的制备方法，包括以下步骤：
1)向烧杯中加入体积是5～15mL的乙二醇，在每毫升乙二醇中加入0.02～0.05g的可溶性钴盐，搅拌直至固体完全溶解，形成澄清透明溶液；
2)向每毫升澄清透明溶液中加入0.2～5mL环己醇，继续搅拌至形成均一溶液；
3)将均一溶液转入聚四氟乙烯内衬中，在每毫升均一溶液中加入0.005～0.02g的白磷，然后把聚四氟乙烯内衬密封到不锈钢模具中，并置于恒温烘箱180～240℃加热反应4～20h；
4)反应完成后，随烘箱冷却到室温，然后离心分离，得粗产品；
5)依次分别用蒸馏水、无水乙醇和苯对粗产品进行洗涤；
6)将洗涤后的产品于50～70℃下真空干燥4～12h，得到磷化钴三维片花。
步骤1)中所述的可溶性钴盐是氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴其中的一种或几种。
步骤3)中，所述聚四氟乙烯内衬为50mL，填充度为60％～90％。
所述的磷化钴三维片花应用于染料废水光催化降解，染料包括甲基橙染料。
本发明具有以下有益效果：
(1)具有独特的三维结构，斜方晶型的磷化钴(Co2P)，是由纳米片组装成的，纳米片厚度为10-20nm。
(2)本发明成本低，原料易得，无需表面活性剂，重复性好，制备工艺简单，绿色环保，便于扩大生产。
(3)具有良好的光催化降解染料废水性能，在光催化降解染料废水领域具有广阔的应用前景。
以下具体说明本发明的效果，光催化降解测试具体方法和条件如下：
a配制浓度为1×10-5mol/L的甲基橙溶液。
b称取50mg磷化钴(Co2P)三维片花于50mL配制好的浓度为1×10-5mol/L的甲基橙溶液中，暗处超声10min，再于黑暗环境中达到吸附-脱附平衡。然后，将含催化剂的溶液置于光催化仪上，开启40W紫外灯，在磁力搅拌下，每隔1h取样离心，共六次，取上清液以备下一步测试。
c测定所收集溶液的吸光度，计算催化剂对染料的降解率。
经过测试和计算，本发明所制备的三维片花结构的磷化钴(Co2P)作为催化剂，对甲基橙染料表现出良好的降解性能，光催化降解率达到96％。
附图说明
图1是本发明实施例1所制得的磷化钴(Co2P)三维片花的XRD图。
图2是本发明实施例1所制得的磷化钴(Co2P)三维片花的SEM图，图(a)是低倍SEM图；图(b)是高倍SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细描述。
实施例1
一种磷化钴三维片花的制备方法，包括以下步骤：
1)向烧杯中加入体积是10mL的乙二醇，在每毫升乙二醇中加入0.048g的六水合氯化钴，搅拌直至固体完全溶解，形成澄清透明溶液；
2)向每毫升澄清透明溶液中加入3mL的环己醇，继续搅拌至形成均一溶液；
3)将均一溶液转入聚四氟乙烯内衬中，在每毫升均一溶液中加入0.015g的白磷，然后把聚四氟乙烯内衬密封到不锈钢模具中，并置于恒温烘箱210℃加热反应16h；
4)反应完成后，随烘箱冷却到室温，然后离心分离，得粗产品；
5)依次分别用蒸馏水、无水乙醇和苯对粗产品进行洗涤；
6)将洗涤后的产品置于真空干燥箱中60℃下真空干燥12h，得到磷化钴三维片花，磷化钴三维片花参照图2。
实施例2
将实施例1步骤2)每毫升澄清透明溶液中加入环己醇的量改为2mL，其他条件保持不变，得到的磷化钴三维片花中Co2P结晶度明显降低。
实施例3
将实施例1步骤3)恒温烘箱温度改为190℃，其他条件保持不变，该温度下得到的磷化钴三维片花中存在大量的小颗粒。
实施例4
将实施例1步骤3)恒温烘箱温度改为230℃，其他条件保持不变。该温度下得到的磷化钴三维片花发生团聚。
实施例5
将实施例1步骤3)加热反应时间改为12h，其他条件保持不变，该条件下磷化钴三维片花初步形成，但排列相对疏松且有纳米颗粒。
以上对本发明的具体实施例进行了详细的说明描述，且对不同的实施例的产物进行了描述，但其都只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例，对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (4)
1.一种磷化钴三维片花的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)向烧杯中加入体积是5～15mL的乙二醇，在每毫升溶液中加入0.02～0.05g的可溶性钴盐，搅拌直至固体完全溶解，形成澄清透明溶液；
2)向每毫升澄清透明溶液中加入0.2～5mL环己醇，继续搅拌至形成均一溶液；
3)将均一溶液转入聚四氟乙烯内衬中，在每毫升均一溶液中加入0.005～0.02g的白磷，然后把聚四氟乙烯内衬密封到不锈钢模具中，并置于恒温烘箱180～240℃加热反应4～20h；
4)反应完成后，随烘箱冷却到室温，然后离心分离，得粗产品；
5)依次分别用蒸馏水、无水乙醇和苯对粗产品进行洗涤；
6)将洗涤后的产品于50～70℃下真空干燥4～12h，得到磷化钴三维片花。
2.根据权利要求1所述的一种磷化钴三维片花的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的可溶性钴盐是氯化钴、硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴其中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种磷化钴三维片花的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述聚四氟乙烯内衬为50mL，填充度为60％～90％。
4.根据权利要求1所述的一种磷化钴三维片花的制备方法，其特征在于：所述的磷化钴三维片花应用于染料废水光催化降解，染料包括甲基橙染料。
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