CN108144623A - 一种纳米钴酸镧材料及其制备方法 - Google Patents
一种纳米钴酸镧材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108144623A CN108144623A CN201711449857.1A CN201711449857A CN108144623A CN 108144623 A CN108144623 A CN 108144623A CN 201711449857 A CN201711449857 A CN 201711449857A CN 108144623 A CN108144623 A CN 108144623A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cobalt acid
- acid lanthanum
- preparation
- powder
- nanometer cobalt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 title claims abstract description 57
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 4
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 9
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 7
- 229920001030 Polyethylene Glycol 4000 Polymers 0.000 claims description 6
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 244000248349 Citrus limon Species 0.000 claims 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims 1
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 abstract description 15
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 13
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 abstract description 11
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 abstract description 11
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 11
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 5
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 244000131522 Citrus pyriformis Species 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 244000061458 Solanum melongena Species 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- JTCFNJXQEFODHE-UHFFFAOYSA-N [Ca].[Ti] Chemical compound [Ca].[Ti] JTCFNJXQEFODHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- KTPIHRZQGZDLSN-UHFFFAOYSA-N cobalt;nitric acid Chemical compound [Co].O[N+]([O-])=O KTPIHRZQGZDLSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001048 orange dye Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 229920006316 polyvinylpyrrolidine Polymers 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 239000001043 yellow dye Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米钴酸镧材料及其制备方法,在硝酸镧、硫酸钴和硝酸钴的混合粉体中加蒸馏水溶解得到混合液,在混合液中依次加入柠檬酸、分散剂和乙二醇后搅拌,调节溶液的pH=9~10;然后进行水热反应,得到产物;将所得产物进行洗涤、离心、干燥后烧结,最后得到纳米钴酸镧粉体;在一个合成温度相对较低、条件简便的条件下制备得到钴酸镧纳米粉体。本发明方法工艺简单、条件可控、转化率高、能耗成本低,有效改善了钴酸镧纳米粉体的生产工艺。且由本方法制备的钴酸镧纳米粉体晶体纯度好,尺寸小,具备良好的光催化特性。可以实现对甲基橙废水的降解,光催化处理效率可以达到90%以上。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域,具体涉及一种纳米钴酸镧材料及其制备方法。
背景技术
近年来,以半导体材料作为光催化剂在常温下用于降解有机废水,已经在环境保护和污水处理上得到广泛应用。半导体材料价廉易得、成本低、无毒、无二次污染,易于重复利用。半导体材料以其自身的结构特点,在光照射条件下可以激发产生光生电子-空穴对,从而具备了高级氧化的能力,以产生的活性自由基作为氧化剂,可以去除污水中的难降解有机物。抗生素类、有机染料等已经成为其主要目标降解物。但是,多数半导体光催化材料自身禁带宽度较宽,光生电子与空穴容易二次结合,阻碍了光催化氧化的能力。
钙钛矿相钴酸镧纳米粉体通常的制备方法有溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等,但以上方法存在着工艺复杂、前驱体昂贵、转化率低等缺陷。因此,在实际生产应用中,要求开发一种条件简单、能耗低、过程可控的方法,在较低温的合成条件下,生产出化学成分单一、稳定、质量高的大量产物。毕军等在《大连交通大学学报》上以溶胶-凝胶法制备出钙钛矿型钴酸镧光催化剂,但合成的催化剂颗粒粒径大,不是纳米级别,并且存在着团聚现象,粒度分布均匀性不高;陈阳等在《材料导报》上以氧化镧、硝酸钴等为原料,用溶胶-凝胶法结合超临界流体干燥技术制备了超细钙钛矿型钴酸镧,但制备产品中存在杂质,而且所得产品是在紫外灯照射下具备光催化效果,这些缺点都使得该方法的应用受到极大的局限。
发明内容
针对现有制备技术的缺陷和不足,本发明的目的是提供了一种纳米钴酸镧材料及其制备方法,钴酸镧粉体的粒度达到纳米级,且晶体纯度和均匀性好,具备良好的光催化性能。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案予以实现:
一种纳米钴酸镧材料的制备方法,包括:
在硝酸镧、硫酸钴和硝酸钴的混合粉体中加蒸馏水溶解得到混合液,在混合液中依次加入柠檬酸、分散剂和乙二醇后搅拌,调节溶液的pH=9~10;然后进行水热反应,得到产物;将所得产物进行洗涤、离心、干燥后烧结,最后得到纳米钴酸镧粉体;
其中,硝酸镧、硫酸钴和硝酸钴的摩尔比为2:1:1,La3+和Co3+的摩尔总和与柠檬酸的摩尔比为2:5~25。
进一步的,所述蒸馏水的加入量使得混合液中的La3+的浓度为0.2~0.4mol/L,Co3 +的浓度为0.2~0.4mol/L。
进一步的,所述的分散剂的质量为混合液质量的1%~1.5%;所述的乙二醇的加入量为1~2ml。
进一步的,所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或PEG4000。
进一步的,使用NaOH溶液或氨水调节溶液的pH值。
进一步的,混合液中依次加入柠檬酸、分散剂和乙二醇后搅拌,该搅拌过程为:在30~50℃下搅拌1h。
进一步的,所述的水热反应在150~160℃反应16~20h。
进一步的,所得产物的洗涤方法为:分别以蒸馏水和无水乙醇交替洗涤两次;产物的干燥方法为:将离心后所得产物在70℃下恒温干燥10h。
进一步的,所述的烧结过程为:以5℃/min的升温速率加热至400~420℃,预热2h,继续以5℃/min的升温速率加热至600~650℃,煅烧2~3h。
一种本发明的制备方法制备的纳米钴酸镧材料,所述的材料由钴酸镧单体组成,所述的钴酸镧单体呈球形或椭球形,所述的钴酸镧单体的直径为15~60nm。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明的采用柠檬酸络合水热法,以硝酸镧、硫酸钴、硝酸钴为合成原料,以柠檬酸作为辅助络合剂,在一个合成温度相对较低、条件简便的条件下制备得到钴酸镧纳米粉体。本发明方法工艺简单、条件可控、转化率高、能耗成本低,有效改善了钴酸镧纳米粉体的生产工艺。且由本方法制备的钴酸镧纳米粉体晶体纯度好,尺寸小,具备良好的光催化特性。
(2)本发明制备的钴酸镧纳米粉体与甲基橙废水混合,可以实现对甲基橙废水的降解,光催化处理效率可以达到90%以上,并且本发明的光催化剂不会对环境产生二次污染。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的纳米钴酸镧材料的形貌图。
图2为本发明实施例5制备的纳米钴酸镧材料的形貌图。
具体实施方式
本发明公开了一种纳米钴酸镧材料制备方法,其具体包括:
在硝酸镧、硫酸钴和硝酸钴的混合粉体中加蒸馏水溶解得到混合液,在混合液中依次加入柠檬酸、分散剂和乙二醇后搅拌,使用NaOH溶液或氨水调节溶液的pH=9~10;然后进行水热反应,得到产物,将所得产物进行洗涤、离心、干燥后烧结,最后得到纳米钴酸镧粉体;
其中,硝酸镧、硫酸钴和硝酸钴的摩尔比为2:1:1,La3+和Co3+的摩尔总和与柠檬酸的摩尔比为2:5~25。
其中,蒸馏水的加入量使得混合液中的La3+的浓度为0.2~0.4mol/L,Co3+的浓度为0.2~0.4mol/L。分散剂的质量为混合液质量的1%~1.5%;乙二醇的加入量为1~2ml。混合液中依次加入柠檬酸、分散剂和乙二醇,在30~50℃下搅拌1h。
具体的,分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或PEG4000。
水热反应过程为:将调整pH后的溶液倒入聚四氟乙烯内胆中,填充度为70%,然后放入不锈钢反应釜,置于电热恒温干燥箱内,以5℃/min的升温速率,在150~160℃反应16~20h。
产物的洗涤方法为:分别以蒸馏水和无水乙醇交替洗涤两次;产物的干燥方法为:将离心后所得产物在70℃下恒温干燥10h。
产物的烧结过程为:以5℃/min的升温速率加热至400~420℃,预热2h,继续以5℃/min的升温速率加热至600~650℃,煅烧2~3h。
本发明还开了一种纳米钴酸镧材料,由钴酸镧单体组成,其中钴酸镧单体呈球形或椭球形,单体的直径为15~60nm。
以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例中,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
在本发明的以下实施例中所用原料:硝酸镧,分析纯,市售;硝酸钴,分析纯,市售;柠檬酸,分析纯,市售;聚乙烯吡咯烷酮(PVP),分析纯,市售;PEG4000,分析纯,市售;乙二醇,市售;蒸馏水,市售。
实施例1
按摩尔比为2:1:1的比例称量硝酸镧、硫酸钴、硝酸钴颗粒与烧杯中,加入蒸馏水溶解,得到混合液,并按照La3+和Co3+的摩尔总和与柠檬酸的摩尔比为2:5的比例称取柠檬酸颗粒并加入到上述溶液中,置于磁力搅拌器上搅拌0.5h,搅拌均匀,得到溶液中金属离子浓度为0.2mol/L。再向溶液中加入1.5wt%(即为混合液质量的1.5%)的PVP(聚乙烯吡咯烷酮),几滴乙二醇(大约1~2ml),30~50℃搅拌1h。随后向上述溶液中边搅拌边慢慢加入2mol/L的NaOH溶液,调整溶液的pH=9~10,所得溶液呈紫红色透明液体。
将上述溶液转移至聚四氟乙烯内胆,填充度为70%,然后装入不锈钢反应釜内密闭后置于电热恒温干燥箱中,以5℃/min的升温速率,在150~160℃的下反应20h。上述反应所得固体产物分别以蒸馏水、无水乙醇洗涤两次,每次洗涤后在离心机上离心。上述产物离心时,离心条件是5000r/min,离心时间为每次5min。离心后产物置于真空干燥箱内,内部真空度为-0.1MPa,调节温度为70℃干燥10h。经干燥后得到浅紫色固体粉末,将固体粉末转移至50mL坩埚中,坩埚置于箱式电阻炉中,以5℃/min的升温速率,在400℃下预热2h,继续以5℃/min的升温速率,在600℃煅烧2h。上述产物经玛瑙研砵研磨后即得到黑色钴酸镧纳米粉体。所得的钴酸镧纳米粉体的粒径为20~50nm,如图1所示。
将上述方法制得的钴酸镧纳米粉体用于可见光光催化降解甲基橙废水的应用实例:
称取甲基橙固体颗粒加蒸馏水配制10mg/L的甲基橙染料废水,称取30mg上述钴酸镧纳米粉体光催化剂于石英玻璃管中,与50ml甲基橙废水完全混合。上述混合溶液先超声处理5min,使光催化剂充分分散到废水中。将上述催化剂与废水的混合物中加入磁力转子,置于暗处反应半小时。再以400WXe灯作为光源,照射上述处理废水。90min后取样检测吸光度,橙黄色染料颜色明显变浅,处理后废水变为无色。经转化计算,甲基橙废水得到有效降解,光催化处理效率达到了92%。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于:烧结温度为650℃煅烧3h。所得的钴酸镧纳米粉体的直径为20~40nm。
所制得的纳米钴酸镧在相同条件下进行光催化实验,90min后甲基橙溶液的降解率为90%。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于:La3+和Co3+的摩尔总和与柠檬酸的摩尔比为2:25,烧结温度为650℃煅烧2h。所得的钴酸镧纳米粉体的颗粒直径为15~35nm。
所制得的纳米钴酸镧在与实施例1相同条件下进行光催化实验,90min后甲基橙溶液的降解率为91%。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于:La3+和Co3+的摩尔总和与柠檬酸的摩尔比为2:25,烧结温度为650℃煅烧3h。所得的钴酸镧纳米粉体的颗粒直径为15~40nm。
所制得的纳米钴酸镧在与实施例1相同条件下进行光催化实验,90min后甲基橙溶液的降解率为91%。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于:La3+和Co3+的摩尔总和与柠檬酸的摩尔比为2:25,分散剂为PEG4000,PEG4000的加入量为1.5wt%,烧结温度为650℃煅烧3h。所得的钴酸镧纳米粉体的直径为15~40nm,形貌如图2所述。
所制得的纳米钴酸镧在与实施例1相同条件下进行光催化实验,90min后甲基橙溶液的降解率为92%。
对比例1
以硝酸钴、硝酸镧为原料,硬脂酸为络合剂,利用微波-硬脂酸溶胶凝胶法合成了溶胶,并将前驱体在800℃下煅烧3h,得到纳米钴酸镧粉体。以产物为光催化剂,以高压汞灯为光源,处理活性艳蓝,120min内活性艳蓝的降解率达到了85%。
Claims (10)
1.一种纳米钴酸镧材料的制备方法,其特征在于,包括:
在硝酸镧、硫酸钴和硝酸钴的混合粉体中加蒸馏水溶解得到混合液,在混合液中依次加入柠檬酸、分散剂和乙二醇后搅拌,调节溶液的pH=9~10;然后进行水热反应,得到产物;将所得产物进行洗涤、离心、干燥后烧结,最后得到纳米钴酸镧粉体;
其中,硝酸镧、硫酸钴和硝酸钴的摩尔比为2:1:1,La3+和Co3+的摩尔总和与柠檬酸的摩尔比为2:5~25。
2.如权利要求1所述的纳米钴酸镧材料的制备方法,其特征在于,所述蒸馏水的加入量使得混合液中的La3+的浓度为0.2~0.4mol/L,Co3+的浓度为0.2~0.4mol/L。
3.如权利要求1所述的纳米钴酸镧材料的制备方法,其特征在于,所述的分散剂的质量为混合液质量的1%~1.5%;所述的乙二醇的加入量为1~2ml。
4.如权利要求1所述的纳米钴酸镧材料的制备方法,其特征在于,所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或PEG4000。
5.如权利要求1所述的纳米钴酸镧材料的制备方法,其特征在于,使用NaOH溶液或氨水调节溶液的pH值。
6.如权利要求1所述的纳米钴酸镧材料的制备方法,其特征在于,混合液中依次加入柠檬酸、分散剂和乙二醇后搅拌,该搅拌过程为:在30~50℃下搅拌1h。
7.如权利要求1所述的纳米钴酸镧材料的制备方法,其特征在于,所述的水热反应在150~160℃反应16~20h。
8.如权利要求1所述的纳米钴酸镧材料的制备方法,其特征在于,所得产物的洗涤方法为:分别以蒸馏水和无水乙醇交替洗涤两次;产物的干燥方法为:将离心后所得产物在70℃下恒温干燥10h。
9.如权利要求1所述的纳米钴酸镧材料的制备方法,其特征在于,所述的烧结过程为:以5℃/min的升温速率加热至400~420℃,预热2h,继续以5℃/min的升温速率加热至600~650℃,煅烧2~3h。
10.一种权利要求1至9任意一项权利要求制备的纳米钴酸镧材料,其特征在于,所述的材料由钴酸镧单体组成,所述的钴酸镧单体呈球形或椭球形,所述的钴酸镧单体的直径为15~60nm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711449857.1A CN108144623A (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种纳米钴酸镧材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711449857.1A CN108144623A (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种纳米钴酸镧材料及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108144623A true CN108144623A (zh) | 2018-06-12 |
Family
ID=62462268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711449857.1A Pending CN108144623A (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种纳米钴酸镧材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108144623A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108659636A (zh) * | 2018-06-24 | 2018-10-16 | 南京市雨花台区绿宝工业设计服务中心 | 一种具有空气净化功能的涂料的制备方法 |
CN108707395A (zh) * | 2018-06-24 | 2018-10-26 | 南京市雨花台区绿宝工业设计服务中心 | 一种水性复合环氧防腐涂料的制备方法 |
CN111359622A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-07-03 | 南京中微纳米功能材料研究院有限公司 | 一种双钙钛矿催化剂及其制备方法与用法 |
CN112110497A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-22 | 中国科学技术大学 | 一种镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料及其制备方法、以及电解水制氢的方法 |
CN113262792A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-17 | 广州大学 | 一种CoO-CeO2光催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101972663A (zh) * | 2010-09-17 | 2011-02-16 | 北京工业大学 | 一种制备LaCoO3/SBA-16和LaMnO3/SBA-16催化剂的新方法 |
CN105944744A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-09-21 | 湘潭大学 | 一种对双酚a具有高矿化率的可见光响应型复合光催化剂 |
-
2017
- 2017-12-27 CN CN201711449857.1A patent/CN108144623A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101972663A (zh) * | 2010-09-17 | 2011-02-16 | 北京工业大学 | 一种制备LaCoO3/SBA-16和LaMnO3/SBA-16催化剂的新方法 |
CN105944744A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-09-21 | 湘潭大学 | 一种对双酚a具有高矿化率的可见光响应型复合光催化剂 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张春秋: "钴酸镧基纳米粉体的制备及其光催化性能", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108659636A (zh) * | 2018-06-24 | 2018-10-16 | 南京市雨花台区绿宝工业设计服务中心 | 一种具有空气净化功能的涂料的制备方法 |
CN108707395A (zh) * | 2018-06-24 | 2018-10-26 | 南京市雨花台区绿宝工业设计服务中心 | 一种水性复合环氧防腐涂料的制备方法 |
CN111359622A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-07-03 | 南京中微纳米功能材料研究院有限公司 | 一种双钙钛矿催化剂及其制备方法与用法 |
CN111359622B (zh) * | 2020-04-13 | 2022-12-02 | 南京中微纳米功能材料研究院有限公司 | 一种双钙钛矿催化剂及其制备方法与用法 |
CN112110497A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-22 | 中国科学技术大学 | 一种镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料及其制备方法、以及电解水制氢的方法 |
CN112110497B (zh) * | 2020-09-28 | 2022-04-19 | 中国科学技术大学 | 一种镧系金属掺杂钴酸镧型纳米管材料及其制备方法、以及电解水制氢的方法 |
CN113262792A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-17 | 广州大学 | 一种CoO-CeO2光催化剂及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108144623A (zh) | 一种纳米钴酸镧材料及其制备方法 | |
Gadhi et al. | Efficient α/β-Bi2O3 composite for the sequential photodegradation of two-dyes mixture | |
CN101890354B (zh) | 一种铁酸铋光催化剂的制备方法 | |
CN107262131A (zh) | 一种可见光响应Bi3O4Cl/g‑C3N4异质结材料的制备方法和应用 | |
CN105417507B (zh) | 一种氮化碳纳米颗粒的制备方法及所得产品 | |
CN108147462A (zh) | 一种具有光催化性能的三氧化钨纳米棒及其制备 | |
CN108212192A (zh) | 一种光-芬顿催化剂及其制备方法 | |
CN105618021B (zh) | 一种h2o2改性的锐钛矿/金红石二氧化钛纳米晶体复合材料 | |
CN104826623B (zh) | 一种氧化铋光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN102515268B (zh) | 一种高分散纳米二氧化钛粉体的制备方法 | |
CN106881079A (zh) | 一种二维氧化钨/铌酸锡纳米片‑片复合材料的制备方法 | |
CN104646003A (zh) | Nd3-xCoxNbO7-硅锌分子筛复合多孔纳米催化材料的制备及应用 | |
CN107519897A (zh) | 一种新型三元z型结构光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN106362742A (zh) | 一种Ag/ZnO纳米复合物及其制备方法和应用 | |
CN104525233A (zh) | g-氮化碳-二氧化钛-银纳米片复合物及其仿生合成方法和应用 | |
CN107983353A (zh) | 一种TiO2-Fe2O3复合粉体的制备方法及其应用 | |
CN103816897A (zh) | 二氧化钛-银复合核壳结构球及其制备方法和用途 | |
CN105597738A (zh) | 一种可见光光催化剂钨酸铋纳米晶片及其制备方法 | |
CN106955699B (zh) | 一种高效太阳能固氮光催化材料及其制备方法 | |
CN107512707B (zh) | 一种梭形g-C3N4的纳米材料、及其制备方法 | |
CN109225215A (zh) | 一种高效选择性光催化还原水中硝态氮的光催化材料及其制备方法 | |
CN100453165C (zh) | 纳米二氧化钛/二氧化硒复合物及其制备方法 | |
CN108654663A (zh) | 一种混合硝酸盐熔盐法制备硼氮共掺杂单晶介孔TiO2催化材料的方法 | |
CN105749945B (zh) | 一种Fe(Ш)/Bi2O2CO3光催化剂的制备方法 | |
CN108273522B (zh) | 一种具有梯形结构的z型半导体光催化剂及其制备方法和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180612 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |