CN109851643A - 一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及普鲁士蓝类化合物合成技术领域，具体涉及一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，步骤如下：(1)将聚乙烯吡咯烷酮、二水合乙酸锌，以及柠檬酸钠加入到去离子水中，超声直至完全溶解，得乙酸锌溶液A；(2)将六氰基钴酸钾加入到去离子水中，超声直至完全溶解，得六氰基钴酸钾溶液B；(3)乙酸锌溶液A快速加入到六氰基钴酸钾溶液B中得到混合液；(4)对混合液进行超声，直至混合液变得浑浊，得到乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C，在室温下静置，再依次进行离心、洗涤和烘干处理，即可制得立方体、立方八面体或八面体形貌产物；或直接将混合液在室温下搅拌，可制得棒状形貌产物；本发明合成方法简单，易于控制产物的形貌。

Description

一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法

技术领域

本发明涉及普鲁士蓝类化合物合成技术领域，具体涉及一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法。

背景技术

随着材料科学的持续发展，新材料的开发与材料性能的提高成为研究热点。通过对材料的形貌可控合成，可提高材料性能，并可望以形貌均一的材料为筑块，构成多功能复合材料。由于材料的形貌可控合成涉及到材料学、材料化学、材料物理、结晶学以及仿生学等诸多领域，已成为一个跨学科的基础性研究课题。

普鲁士蓝是有记载以来人工合成的第一种配位化合物，该物质呈蓝色粉末状。普鲁士蓝类化合物是以普鲁士蓝结构为基础，利用其它过渡金属元素替代Fe³⁺、Fe²⁺的材料。普鲁士蓝类化合物作为功能材料，具有优良的电化学性能和高度的稳定性，普鲁士蓝类化合物的应用领域从最初的染料、显色剂拓展到电致变色材料、二次电池材料、储能材料、电化学催化材料，光电催化材料等。

但目前市场上还没有合成锌钴普鲁士蓝类化合物的方法，且不能控制锌钴普鲁士蓝类化合物合成后的形貌，对于锌钴普鲁士蓝类化合物合成研究至今是一个难题。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明针对上述存在的问题，提供一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，包括以下步骤：

(1)称取0～1.5克聚乙烯吡咯烷酮、100～500毫克二水合乙酸锌，以及50～500毫克柠檬酸钠加入到20毫升去离子水中，超声直至完全溶解，得到乙酸锌溶液A；

(2)称取50～200毫克六氰基钴酸钾加入到20毫升去离子水中，超声直至其完全溶解，得到六氰基钴酸钾溶液B；

(3)将步骤(1)配制的乙酸锌溶液A快速加入到步骤(2)得到的六氰基钴酸钾溶液B中搅拌得到混合液；

(4)将步骤(3)的混合液放入超声机超声，直至混合液变得浑浊，得到乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C，再将乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C在室温下静置18～22小时，再依次进行离心、洗涤和烘干处理，即可制得立方体锌钴类普鲁士蓝化合物、立方八面体锌钴类普鲁士蓝化合物或八面体锌钴类普鲁士蓝化合物；或直接将步骤(3)的混合液在室温下搅拌20小时，将产物离心、洗涤和烘干处理，即制得棒状锌钴类普鲁士蓝化合物。

优选的，所述步骤(1)中聚乙烯吡咯烷酮的分子量在4000-80000 之间。

优选的，所述步骤(1)和所述步骤(4)中的超声频率均为20～ 40kHz。

优选的，所述步骤(4)中离心的转速为5500～7000r/min，离心时间为5～8min。

优选的，所述步骤(4)中洗涤是用去离子水洗涤，且洗涤次数不少于3次。

优选的，所述步骤(4)中烘干的温度为62～75℃，烘干时间为8～ 12h。

优选的，当所述步骤(1)中不含有聚乙烯吡咯烷酮时，所述步骤 (4)制备的产物为立方体锌钴类普鲁士蓝化合物、立方八面体锌钴类普鲁士蓝化合物或棒状锌钴类普鲁士蓝化合物。

(三)有益效果

本发明的合成方法所用原料价廉易得，通过调节反应参数以及处理手段，可制备出形貌不同的锌钴普鲁士蓝类化合物，且锌钴普鲁士蓝类化合物的结构稳定、形貌均一；另外，本发明的合成方法简单，易于控制产物的形貌，且节约成本，适宜大规模生产，实用化程度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1产物的扫描电镜图片；

图2为本发明实施例1产物的的XRD图；

图3为本发明实施例2产物的扫描电镜图片；

图4为本发明实施例2产物的的XRD图；

图5为本发明实施例3产物的扫描电镜图片；

图6为本发明实施例3产物的的XRD图；

图7为本发明实施例4产物的扫描电镜图片；

图8为本发明实施例4产物的的XRD图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，包括以下步骤：

(1)称取220毫克二水合乙酸锌，以及280毫克柠檬酸钠加入到 20毫升去离子水中，超声直至完全溶解，得到乙酸锌溶液A；

(2)称取128毫克六氰基钴酸钾加入到20毫升去离子水中，超声直至其完全溶解，得到六氰基钴酸钾溶液B；

(3)将步骤(1)配制的乙酸锌溶液A快速加入到步骤(2)得到的六氰基钴酸钾溶液B中，并立即将混合液放入超声机超声，直至混合液变得浑浊，得到乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C；

(4)将步骤(3)得到的乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C 在室温下静置20小时，将产物离心、洗涤和烘干处理，即制得立方体锌钴类普鲁士蓝化合物。

其中，超声频率均为20kHz，离心的转速为5500r/min，离心时间为5min，洗涤是用去离子水洗涤3次，立方体锌钴类普鲁士蓝化合物的扫描电镜图如图1所示，XRD图如图2所示。

实施例2：

一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，包括以下步骤：

(1)称取240毫克二水合乙酸锌，以及150毫克柠檬酸钠加入到 20毫升去离子水中，超声直至完全溶解，得到乙酸锌溶液A；

(2)称取140毫克六氰基钴酸钾加入到20毫升去离子水中，超声直至其完全溶解，得到六氰基钴酸钾溶液B；

(3)将步骤(1)配制的乙酸锌溶液A快速加入到步骤(2)得到的六氰基钴酸钾溶液B中，并立即将混合液放入超声机超声，直至混合液变得浑浊，得到乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C；

(4)将步骤(3)得到的乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C 在室温下静置20小时，将产物离心、洗涤和烘干处理，即制得立方八面体锌钴类普鲁士蓝化合物。

其中，超声频率均为30kHz，离心的转速为6000r/min，离心时间为6min，洗涤是用去离子水洗涤4次，立方八面体锌钴类普鲁士蓝化合物的扫描电镜图如图3所示，XRD图如图4所示。

实施例3：

一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，包括以下步骤：(1) 称取1.2克聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量为40000)，以及210毫克二水合乙酸锌和250毫克柠檬酸钠加入到20毫升去离子水中，超声直至完全溶解，得到乙酸锌混合液A；

(2)称取130毫克六氰基钴酸钾加入到20毫升去离子水中，超声直至其完全溶解，得到六氰基钴酸钾溶液B；

(3)将步骤(1)配制的乙酸锌溶液A快速加入到步骤(2)得到的六氰基钴酸钾溶液B中，并立即将混合液放入超声机超声，直至混合液变得浑浊，得到乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C；

(4)将步骤(3)得到的乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C 在室温下静置20小时，将产物离心、洗涤和烘干处理，即制得八面体锌钴类普鲁士蓝化合物。

其中，超声频率均为25kHz，离心的转速为6500r/min，离心时间为7min，洗涤是用去离子水洗涤4次，八面体锌钴类普鲁士蓝化合物的扫描电镜图如图5所示，XRD图如图6所示。

实施例4：

一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，包括以下步骤：

(1)称取200毫克二水合乙酸锌，以及270毫克柠檬酸钠加入到 20毫升去离子水中，超声直至完全溶解，得到乙酸锌溶液A；

(2)称取115毫克六氰基钴酸钾加入到20毫升去离子水中，超声直至其完全溶解，得到六氰基钴酸钾溶液B；

(3)将步骤(1)配制的乙酸锌溶液A快速加入到步骤(2)得到的六氰基钴酸钾溶液B中，并在室温下搅拌20小时，将产物离心、洗涤和烘干处理，即制得棒状锌钴类普鲁士蓝化合物。

其中，超声频率为25kHz，离心的转速为6000r/min，离心时间为 8min，洗涤是用去离子水洗涤4次，棒状锌钴类普鲁士蓝化合物的扫描电镜图如图7所示，XRD图如图8所示。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)称取0～1.5克聚乙烯吡咯烷酮、100～500毫克二水合乙酸锌，以及50～500毫克柠檬酸钠加入到20毫升去离子水中，超声直至完全溶解，得到乙酸锌溶液A；

(2)称取50～200毫克六氰基钴酸钾加入到20毫升去离子水中，超声直至其完全溶解，得到六氰基钴酸钾溶液B；

(3)将步骤(1)配制的乙酸锌溶液A快速加入到步骤(2)得到的六氰基钴酸钾溶液B中搅拌得到混合液；

(4)将步骤(3)的混合液放入超声机超声，直至混合液变得浑浊，得到乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C，再将乙酸锌和六氰基钴酸钾的混合分散液C在室温下静置18～22小时，再依次进行离心、洗涤和烘干处理，即可制得立方体锌钴类普鲁士蓝化合物、立方八面体锌钴类普鲁士蓝化合物或八面体锌钴类普鲁士蓝化合物；或直接将步骤(3)的混合液在室温下搅拌20小时，将产物离心、洗涤和烘干处理，即制得棒状锌钴类普鲁士蓝化合物。

2.如权利要求1所述一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中聚乙烯吡咯烷酮的分子量在4000-80000之间。

3.如权利要求1所述一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)和所述步骤(4)中的超声频率均为20～40kHz。

4.如权利要求1所述一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，其特征在于：所述步骤(4)中离心的转速为5500～7000r/min，离心时间为5～8min。

5.如权利要求1所述一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，其特征在于：所述步骤(4)中洗涤是用去离子水洗涤，且洗涤次数不少于3次。

6.如权利要求1所述一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，其特征在于：所述步骤(4)中烘干的温度为62～75℃，烘干时间为8～12h。

7.如权利要求1所述一种锌钴普鲁士蓝类化合物的合成方法，其特征在于：当所述步骤(1)中不含有聚乙烯吡咯烷酮时，所述步骤(4)制备的产物为立方体锌钴类普鲁士蓝化合物、立方八面体锌钴类普鲁士蓝化合物或棒状锌钴类普鲁士蓝化合物。