CN110511133B - 一种快速沉淀制备一维草酸钴的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种快速沉淀制备一维草酸钴的方法，该方法在制备材料中具有高效、快速、简洁等多种优秀特征，克服了沉淀反应的快速析晶导致的调控一维纳米材料的巨大挑战性，制备出一维纳米材料CoC2O4，利用草酸氢钠（NaHC2O4）为沉淀剂快速沉淀出目标材料。NaHC2O4具有低解离系数，可以缓慢的释放出C2O4 2‑离子，平衡材料的生长速度和扩散速度，使得材料在生长过程中可以定向的按照一维方向生长。本发明提供一种具有优异性能的CoC2O4纳米棒的形貌和物相调控方法。该方法具有成本低、反应速率快、反应温和易控、节能环保、产物纯度高且形貌新颖等优势。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种快速沉淀制备一维草酸钴的方法。
背景技术
CoC2O4属于金属草酸盐，因其特殊的晶体结构以及其衍生氧化物使这种物质在储能，催化等诸多领域具有广泛的潜在应用。快速大量制备此电极材料制备及离子导体材料合成领域具有广泛用途。尤其是其特殊的一维结构具有定向的电子离子传导方向，强大的应力承受能力以及短的轴向离子传输路径，被认为是十分重要纳米材料分支。现有制备一维CoC2O4纳米材料的方法主要是利用水热法，在表面活性剂辅助下使得材料沿特定方向进行生长。该方法耗时长、成本高，需在高温高压下进行，难以大规模生产。
为了克服现有技术存在的不足，制备出一维纳米材料CoC2O4，本发明专利提供一种具有优异性能的CoC2O4纳米棒的形貌和物相调控方法，利用草酸氢钠（NaHC2O4）为沉淀剂快速沉淀出目标材料。（NaHC2O4）具有低解离系数，在水解平衡中可以缓慢的释放出C2O4 2-离子，平衡材料的生长速度和扩散速度，使得材料在生长过程中可以定向的按照一维方向生长。利用沉淀法制备此种材料具有反应速率快、反应温和易控、节能环保、产物纯度高且形貌新颖等优势。该工艺路线不仅为CoC2O4材料研究与应用提供科研依据，同时也为探索材料微观形貌与性能提升间的规律提供了可靠保障。
发明内容
针对现有技术不足或改进需求，本发明提供一种快速沉淀制备一草酸钴的方法，该具有高效、快速、简洁等多种优秀特征在未来的工业化大量应用生产显得尤为重要，且克服了沉淀反应的快速析晶导致的调控一维纳米材料的巨大挑战性，制备出一维纳米材料CoC2O4，利用草酸氢钠（NaHC2O4）为沉淀剂快速沉淀出目标材料。（NaHC2O4）具有低解离系数，可以缓慢的释放出C2O4 2-离子，平衡材料的生长速度和扩散速度，使得材料在生长过程中可以定向的按照一维方向生长。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
本发明提供一种快速沉淀制备一维草酸钴的方法，本方法以硝酸钴（Co(NO3)2）、草酸和氢氧化钠为原料，水为溶剂，通过液相沉淀法进行合成，通过如下技术方实现：
步骤一，将0.001-0.0015mol 草酸和0.001-0.0015mol氢氧化钠分别溶解在5-10mL水中，以300-500r/min持续搅拌10-15min，得草酸水溶液和氢氧化钠水溶液；
步骤二，将上述草酸水溶液和氢氧化钠水溶液混合，持续搅拌10-12h，即制得浓度为0.01-0.015mol/L的草酸氢钠溶液；
步骤三，将50-100mL浓度为0.03-0.05mol/L的硝酸钴溶液和50-100mL浓度为0.01-0.015mol/L的草酸氢钠溶液分别与100-150mL水混合，以300-500r/min继续搅拌30-60min，即得硝酸钴水溶液和草酸氢钠水溶液；
步骤四，将上述硝酸钴水溶液缓慢滴加到草酸氢钠水溶液中，并继续搅拌30-60min，可见大量粉红色沉淀物析出；
步骤五，将析出粉红色沉淀物在离心机中以4000-5000r/min离心3-5min，得固体沉淀物；
步骤六，将上述固体沉淀物用水或乙醇水溶液清洗2-3次后，于60-80℃干燥8-12小时，即得到目标产物一维草酸钴。
所述步骤四中硝酸钴水溶液的滴加速度为1-2mL/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用草酸氢钠（NaHC2O4）为沉淀剂快速沉淀出目标材料。（NaHC2O4）具有低解离系数，可以缓慢的释放出C2O4 2-离子，平衡材料的生长速度和扩散速度，使得材料在生长过程中可以定向的按照一维方向生长，实现优异性能的一维草酸钴的形貌和物相调控，该方法具有成本低、反应速率快、反应温和易控、节能环保、产物纯度高且形貌新颖等优势。
附图说明
图1为实施例1中CoC2O4纳米棒X射线衍射图（XRD）
图2为实施例1中CoC2O4纳米棒扫描电子显微镜（SEM）测试图
图3为实施例1中CoC2O4纳米棒投射电子显微镜（TEM）测试图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的制备方法做进一步说明：
实施例1：
在室温下，将0.001mol 草酸和0.001mol氢氧化钠分别溶解在5mL水中，以300r/min持续搅拌10min，得草酸水溶液和氢氧化钠水溶液；将上述草酸水溶液和氢氧化钠水溶液混合，持续搅拌12h，即制得浓度为0.01mol/L的草酸氢钠溶液；将50mL浓度为0.03mol/L的硝酸钴溶液和50mL浓度为0.01mol/L的草酸氢钠溶液分别与100mL水混合，以300r/min持续搅拌30min，即得硝酸钴水溶液和草酸氢钠水溶液；将上述硝酸钴水溶液以1mL/min滴加到草酸氢钠水溶液中，并继续搅拌30 min，可见大量粉红色沉淀物析出；将析出粉红色沉淀物在离心机中以4000r/min离心3min，得固体沉淀物；将上述固体沉淀物用水清洗3次后，于60℃干燥12h，即得到目标产物一维草酸钴，见附图1，图2和图3。
实施例2：
在室温下，将0.001mol 草酸和0.001mol氢氧化钠分别溶解在5mL水中，以300r/min持续搅拌10min，得草酸水溶液和氢氧化钠水溶液；将上述草酸水溶液和氢氧化钠水溶液混合，持续搅拌12h，即制得浓度为0.01mol/L的草酸氢钠溶液；将100mL浓度为0.03mol/L的硝酸钴溶液和100mL浓度为0.01mol/L的草酸氢钠溶液分别以300r/min持续搅拌30min，即得硝酸钴水溶液和草酸氢钠水溶液；将上述硝酸钴水溶液以1mL/min滴加到草酸氢钠水溶液中，并继续搅拌30min，可见大量粉红色沉淀物析出；将析出粉红色沉淀物在离心机中以4000r/min离心3min，得固体沉淀物；将上述固体沉淀物用水清洗3次后，于60℃干燥12h，即得到目标产物一维草酸钴。
实施例3：
在室温下，将0.0015mol 草酸和0.0015mol氢氧化钠分别溶解在5mL水中，以300r/min持续搅拌10min，得草酸水溶液和氢氧化钠水溶液；将上述草酸水溶液和氢氧化钠水溶液混合，持续搅拌12h，即制得浓度为0.015mol/L的草酸氢钠溶液；将100mL浓度为0.05mol/L的硝酸钴溶液和100mL浓度为0.015mol/L的草酸氢钠溶液分别以300r/min持续搅拌60min，即得硝酸钴水溶液和草酸氢钠水溶液；将上述硝酸钴水溶液以1mL/min滴加到草酸氢钠水溶液中，并继续搅拌60min，可见大量粉红色沉淀物析出；将析出粉红色沉淀物在离心机中以4000r/min离心3min，得固体沉淀物；将上述固体沉淀物用水清洗3次后，于60℃干燥12h，即得到目标产物一维草酸钴。
Claims (2)
1.一种快速沉淀制备一维草酸钴的方法，其特征在于，本方法以硝酸钴（Co(NO3)2）、草酸和氢氧化钠为原料，水为溶剂，通过液相沉淀法进行合成，通过如下技术方实现：
步骤一，将0.001-0.0015mol 草酸和0.001-0.0015mol氢氧化钠分别溶解在5-10mL水中，以300-500r/min持续搅拌10-15min，得草酸水溶液和氢氧化钠水溶液；
步骤二，将上述草酸水溶液和氢氧化钠水溶液混合，持续搅拌10-12h，即制得浓度为0.01-0.015mol/L的草酸氢钠溶液；
步骤三，将50-100mL浓度为0.03-0.05mol/L的硝酸钴溶液和50-100mL浓度为0.01-0.015mol/L的草酸氢钠溶液分别与100-150mL水混合，以300-500r/min继续搅拌30-60min，即得硝酸钴水溶液和草酸氢钠水溶液；
步骤四，将上述硝酸钴水溶液缓慢滴加到草酸氢钠水溶液中，并继续搅拌30-60min，可见大量粉红色沉淀物析出；
步骤五，将析出粉红色沉淀物在离心机中以4000-5000r/min离心3-5min，得固体沉淀物；
步骤六，将上述固体沉淀物用水或乙醇水溶液清洗2-3次后，于60-80℃干燥8-12小时，即得到目标产物一维草酸钴。
2.根据权利要求1所述的一种快速沉淀制备一维草酸钴的方法，其特征在于，所述步骤四中硝酸钴水溶液的滴加速度为1-2mL/min。
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