CN106180748A - 一种载银多孔四氧化三钴纳米复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种载银多孔四氧化三钴纳米复合材料的制备方法。首先，采用一步水热法，在碱性条件下得到多孔纳米四氧化三钴材料，并将其作为骨架基底材料；其次，采用原位还原生长法将银前驱液与多孔纳米四氧化三钴材料混合，使银晶种负载于多孔纳米四氧化三钴基底材料上，加入还原剂，在材料的多孔孔道中原位还原为纳米银；最后，通过焙烧干燥，即可得到可应用的载银多孔四氧化三钴纳米材料复合材料。本发明将水热法与原位还原生长法相结合，制备得到新型多功能载银多孔四氧化三钴纳米复合材料，该材料具有多孔孔道，比表面积增大，并结合了纳米银与四氧化三钴的优异性能，可广泛应用于能源转化与存储、催化、气体传感、抗菌等领域。

Description

一种载银多孔四氧化三钴纳米复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于纳米复合材料技术领域，具体涉及一种载银多孔四氧化三钴纳米复合材料的制备方法。
背景技术
纳米材料因其具有独特的表面效应、小尺寸效应及量子尺寸效应等，与块体材料相比，它完全改变了原材料的性能和应用范围，因此对纳米材料的研究与应用具有非常大的价值。而在单一组分纳米材料的基础上进行材料的有效复合，得到纳米复合材料，实现了各组分的功能综合及新的应用价值的衍生，因此成为众多研究者们所关注的一个重点。其中，纳米四氧化三钴材料因其独特的物理化学性质，是一种具有特殊结构和性能的功能材料，具有很好的电化学性能、振实密度及热稳定性等，可广泛应用于电极材料、催化等领域。纳米银是做成纳米级的银单质，而纳米银具有很好的导电性、表面效应及量子尺寸效应等，使其具有良好的抗菌抑菌性能及催化性能，可广泛应用于导电涂层、新能源、电镀、高端银浆、抗菌抑菌医疗领域、催化等领域。
本发明中所述材料，将水热法与原位还原生长法相结合，首先采用水热法，在碱性条件下得到多孔纳米四氧化三钴材料，并将其作为骨架基底材料；其次，采用原位还原生长法将银前驱液与多孔纳米四氧化三钴材料混合，使银晶种负载于多孔纳米四氧化三钴基底材料上，加入还原剂，在材料的多孔孔道中原位还原为纳米银，形成一种新型载银多孔四氧化三钴纳米材料复合材料。该材料具有多孔孔道，比表面积增大，并结合了纳米银与四氧化三钴的优异性能，可广泛应用于能源转化与存储、催化、气体传感、抗菌等领域。
发明内容
本发明提供了一种载银多孔四氧化三钴纳米复合材料的制备方法，将水热法与原位还原生长法相结合，以多孔四氧化三钴为骨架，制备得到新型多功能载银多孔四氧化三钴纳米复合材料，该材料具有多孔孔道，比表面积增大，并结合了纳米银与四氧化三钴的优异性能。
一种载银多孔四氧化三钴纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
(1)多孔四氧化三钴材料的制备：将六水合硝酸钴Co(NO3)2．6H2O水溶液或乙酸钴Co(CH3COO)2．4H2O、氟化铵NH4F水溶液和尿素CO(NH2)2水溶液混合，使四者摩尔比Co(NO3)2．6H2O:NH4F:CO(NH2)2:H2O=1: 1~3:6~10:510~720，搅拌得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于120℃在烘箱中水热反应4-12小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到多孔四氧化三钴纳米材料；
(2) 载银多孔四氧化三钴复合材料的制备：首先，将0.036g~2.105g氧化银Ag2O，溶于45 ml去离子水中，搅拌20 min，滴加2~7ml氨水NH3．H2O，得到溶液A；其次，3-12g PVP溶于120 ml去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B；再次，将溶液B逐步滴加至持续搅拌的溶液A中，滴加完成后持续搅拌12 小时，得到溶液C；然后，将多孔四氧化三钴材料置于溶液C中，搅拌30min，得到溶液D，其中银与钴的物质的量比=1:6；最后，将0.03~0.16g硼氢化钠NaHB4或抗坏血酸滴加至溶液D中，滴加完成后持续搅拌5小时；将得到的固体沉淀物用去离子水和无水乙醇多次洗涤、抽滤，烘干后得到载银多孔四氧化三钴复合材料。
所用的钴源为六水合硝酸钴Co(NO3)2．6H2O水溶液或乙酸钴Co(CH3COO)2．4H2O中的一种。
采用的还原剂为硼氢化钠或抗坏血酸中的一种。
采用水热法与原位还原生长法相结合，得到一种载银多孔四氧化三钴复合材料。
本发明将水热法与原位还原生长法相结合，制备得到新型多功能载银多孔四氧化三钴纳米复合材料，该材料具有多孔孔道，比表面积增大，并结合了纳米银与四氧化三钴的优异性能，可广泛应用于能源转化与存储、催化、气体传感、抗菌等领域。
附图说明
图1为本发明实施例1合成的载银多孔四氧化三钴复合材料的扫描电镜图。
图2为本发明实施例2合成的载银多孔四氧化三钴复合材料的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明通过下面的具体实例进行详细描述，但本发明的保护范围不受限于这些实施例。
实施例1：
(1)多孔四氧化三钴材料的制备：将2.9105g六水合硝酸钴Co(NO3)2．6H2O、0.0370g氟化铵NH4F和3.6036g尿素CO(NH2)2溶于92.1ml去离子水中，搅拌得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于120℃在烘箱中水热反应10小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到多孔四氧化三钴纳米材料。
(2) 载银多孔四氧化三钴复合材料的制备：首先，将0.036g氧化银Ag2O，溶于45ml去离子水中，搅拌20 min，滴加2 ml氨水NH3．H2O，得到溶液A；其次，4.5 g PVP溶于120 ml去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B；再次，将溶液B逐步滴加至持续搅拌的溶液A中，滴加完成后持续搅拌12 h，得到溶液C；然后，将0.224g多孔四氧化三钴材料置于溶液C中，搅拌30 min，得到溶液D；最后，将0.03g硼氢化钠NaHB4滴加至溶液D中，滴加完成后持续搅拌5h；将得到的固体沉淀物用去离子水和无水乙醇多次洗涤、抽滤，烘干后得到载银多孔四氧化三钴复合材料。图1为该复合材料的扫描电镜照片。
实施例2：
(1)多孔四氧化三钴材料的制备：将2.4908g乙酸钴Co(CH3COO)2．4H2O、1.1112g氟化铵NH4F和5.1051g尿素CO(NH2)2溶于113.8 ml去离子水中，搅拌得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于120℃在烘箱中水热反应4小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到多孔四氧化三钴纳米材料；
(2) 载银多孔四氧化三钴复合材料的制备：首先，将2.105g氧化银Ag2O，溶于45 ml去离子水中，搅拌20 min，滴加6.5 ml氨水NH3．H2O，得到溶液A；其次，3g PVP溶于120 ml去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B；再次，将溶液B逐步滴加至持续搅拌的溶液A中，滴加完成后持续搅拌12 h，得到溶液C；然后，将13.124g多孔四氧化三钴材料置于溶液C中，搅拌30 min，得到溶液D；最后，将0.08g硼氢化钠NaHB4或抗坏血酸滴加至溶液D中，滴加完成后持续搅拌5h；将得到的固体沉淀物用去离子水和无水乙醇多次洗涤、抽滤，烘干后得到载银多孔四氧化三钴复合材料。图2为该复合材料的扫描电镜照片。
实施例3：
(1)多孔四氧化三钴材料的制备：将1.4553g六水合硝酸钴Co(NO3)2．6H2O、0.2778g氟化铵NH4F和3.003g尿素CO(NH2)2溶于67 ml去离子水中，搅拌得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于120℃在烘箱中水热反应12小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到多孔四氧化三钴纳米材料；
(2) 载银多孔四氧化三钴复合材料的制备：首先，将1.536g氧化银Ag2O，溶于45 ml去离子水中，搅拌20 min，滴加7 ml氨水NH3．H2O，得到溶液A；其次，12g PVP溶于120 ml去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B；再次，将溶液B逐步滴加至持续搅拌的溶液A中，滴加完成后持续搅拌12 h，得到溶液C；然后，将9.833g多孔四氧化三钴材料置于溶液C中，搅拌30min，得到溶液D；最后，将0.16g抗坏血酸滴加至溶液D中，滴加完成后持续搅拌5h；将得到的固体沉淀物用去离子水和无水乙醇多次洗涤、抽滤，烘干后得到载银多孔四氧化三钴复合材料。

Claims (4)

1.一种载银多孔四氧化三钴纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
(1)多孔四氧化三钴材料的制备：将六水合硝酸钴Co(NO3)2．6H2O水溶液或乙酸钴Co(CH3COO)2．4H2O、氟化铵NH4F水溶液和尿素CO(NH2)2水溶液混合，使四者摩尔比Co(NO3)2．6H2O:NH4F:CO(NH2)2:H2O=1: 1~3:6~10:510~720，搅拌得到均匀澄清前驱液；将反应溶液转移至聚四氟乙烯水热釜中，于120℃在烘箱中水热反应4-12小时；将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥，用玛瑙研钵研细后得到多孔四氧化三钴纳米材料；
(2) 载银多孔四氧化三钴复合材料的制备：首先，将0.036g~2.105g氧化银Ag2O，溶于45ml去离子水中，搅拌20 min，滴加2~7ml氨水NH3．H2O，得到溶液A；其次，3-12g PVP溶于120ml去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B；再次，将溶液B逐步滴加至持续搅拌的溶液A中，滴加完成后持续搅拌12 小时，得到溶液C；然后，将多孔四氧化三钴材料置于溶液C中，搅拌30min，得到溶液D，其中银与钴的物质的量比=1:6；最后，将0.03~0.16g硼氢化钠NaHB4或抗坏血酸滴加至溶液D中，滴加完成后持续搅拌5小时；将得到的固体沉淀物用去离子水和无水乙醇多次洗涤、抽滤，烘干后得到载银多孔四氧化三钴复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种载银多孔四氧化三钴复合材料的制备方法，其特征在于，所用的钴源为六水合硝酸钴Co(NO3)2．6H2O水溶液或乙酸钴Co(CH3COO)2．4H2O中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种载银多孔四氧化三钴复合材料的制备方法，其特征在于，采用的还原剂为硼氢化钠或抗坏血酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种载银多孔四氧化三钴复合材料的制备方法，其特征在于，采用水热法与原位还原生长法相结合，得到一种载银多孔四氧化三钴复合材料。
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