CN110681385B - 一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法 - Google Patents

一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110681385B
CN110681385B CN201911010266.3A CN201911010266A CN110681385B CN 110681385 B CN110681385 B CN 110681385B CN 201911010266 A CN201911010266 A CN 201911010266A CN 110681385 B CN110681385 B CN 110681385B
Authority
CN
China
Prior art keywords
neodymium
powder
solution
tio
copper
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.)
Active
Application number
CN201911010266.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110681385A (zh
Inventor
尤俊华
赵耀
王璐
鲍婉婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang University of Technology
Original Assignee
Shenyang University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang University of Technology filed Critical Shenyang University of Technology
Priority to CN201911010266.3A priority Critical patent/CN110681385B/zh
Publication of CN110681385A publication Critical patent/CN110681385A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110681385B publication Critical patent/CN110681385B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts 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
    • B01J23/83Catalysts 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/20Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
    • B01J35/23Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/33Electric or magnetic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0063Granulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/38Organic compounds containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/08Nanoparticles or nanotubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/10Photocatalysts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及光催化、电催化技术领域,公开了一种配位法制备TiO2‑铜酸钕纳米催化粉体的制备方法及其应用,采用配位法制备纳米催化粉体,该方法制备的TiO2‑铜酸钕纳米光催化、电催化粉体纯度高,粒度小且均匀,比表面积大,不仅可以光催化降解有机物孔雀石绿还可以在电催化水解产氢、产氧方面具有潜在的应用空间。本发明提供的制备方法,简单易操作,成本低,颗粒细小,不会引入杂质或造成金属物料损失,配位法能保证析出物中金属离子的化学计量比,能推广应用于工业化生产。

Description

一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法
技术领域
本发明属于光催化、电催化材料技术领域,具体涉及一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法。
近年来,随着人们生活水平的不断提高和科技的快速发展,环境污染和破坏问题越来越严重。通过各种方式进入人体的化学物质的种类和数量也在迅速增加,对水环境造成严重污染。一般来说,由于有机染料、卤化物、酚类和农药的存在,废水很难被降解。而且,相当一部分的有机污染物会引起癌症或引起基因突变,这对人类健康是一个巨大的威胁。环境污染和破坏问题已成为全球关注的问题,这已成为各国政府迫切需要解决的问题。
光催化氧化法是在光中使用催化剂,产生强氧化氢氧自由基和其他活性物质,有机分子中染料的氧化降解,将转化为水、二氧化碳和其他无机分子,最终达到脱色的目的。早在1972年,研究表明使用紫外线照射二氧化钛电极可以使水产生氢气和氧气。光催化氧化技术处理印染废水已成为一种新的发展前景。该技术能有效地破坏有机污染物的稳定和难以降解的结构,具有显著的效率和节能、降解等优点。几乎所有的有机物都可以在光催化的条件下完全转化为简单的无机物质、水和二氧化碳。
通过不同方法制备的光催化剂在形态,物理和化学性质,粒度,尺寸等方面有很大的差异。因此,许多研究人员试图找到合适的光催化剂制备方法。通过不同领域学者的不懈努力,已经发现了许多制备光催化剂的方法。主要方法有:高温固相法、熔盐法、高能球磨法、溶胶凝胶法、水热法。
本专利采用配位化合法制备TiO2-铜酸钕纳米催化粉体。利用金属阳离子与有机溶剂反应,使金属离子与配位体以配位键的形式相结合,从而形成具有一定组成或空间构型的配位离子。
目前,铜酸钕现有的制备方法并不令人满意,存在着制备过程复杂不易推广、所得产品性能不佳等问题。本发明所提供的制备方法,不仅可以解决上述问题,还将TiO2纳米粉体同时包覆在配位法制备的的Nd2CuO4纳米粉体上,制备出的粉体纯度高、粒度均匀、可控性好、性能优异。此外,本专利制备的纳米粉体,在降解水体中有害的有机物孔雀石绿有非常好的效果,并且在电催化水解产氢、产氧方面具有潜在的应用空间。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法。本发明制备的粉体具有粉体纯度高、粒度均匀、可控性好、性能优异,制备的铜酸钕纳米粉体不仅可作为降解水体中有害的有机物孔雀石绿还可用于电解水产氢产氧的催化剂。
具体技术方案如下:
一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照Nd2CuO4中Cu与Nd的化学计量比称取Cu的可溶性盐和Nd的可溶性盐,溶于去离子水中,混合均匀,得到溶液A;
(2)在溶液A中加入一定量的乙腈和一定量的3-4吡啶二羧酸,将溶液于 60~90℃加热并搅拌2~3h,得到溶液B;
(3)用移液枪加入浓度为1mol/L的碱液到溶液B中,搅拌直至溶解,制备成溶液C;
(4)将溶液C放进烘箱,在120℃-150℃的温度条件下,恒温反应3-6小时后,空气中冷却至室温;待溶液体系稳定后,将所得混合溶液进行过滤,所得固体用水洗涤2-4次,得到片状晶体,将得到的晶体放入液氮中进行粉化,将制得的粉体D取出;
(5)将粉体D和一定量的TiO2粉体放入去离子水中,喷雾器进行喷雾造粒, 60-90℃的温度条件下,烘箱烘干1-2h,制得纳米粉体。
步骤(1)中所述的铜的可溶性盐可以为氯化铜、硝酸铜、醋酸铜等,钕的可溶性盐可以为氯化钕、硝酸钕、醋酸钕等。
步骤(1)中去离子水的体积用量为铜的可溶性盐和钕的可溶性盐总摩尔量的4~6倍。
步骤(2)(3)中所述的搅拌条件为机械搅拌或磁力搅拌,转子转数为500~ 1000r/min。
步骤(2)中所述乙腈的用量为铜盐摩尔量的3-4倍、3-4吡啶二羧酸用量为铜盐摩尔量的1-2倍。
步骤(5)中TiO2的用量为铜的可溶性盐和钕的可溶性盐总摩尔量的1~2 倍,去离子水的体积用量为铜的可溶性盐和钕的可溶性盐总摩尔量的4~6倍。
步骤(3)中碱液的溶质为三乙胺,溶剂为乙醇。
TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的应用,可以用于光催化降解有机物孔雀石绿及在电催化水解产氢、产氧方面具有潜在的应用。
与现有技术相比,本方法的优点是:
(1)本发明采用配位合成的方法,制备过程简单,金属原子匹配性好,不会造成金属的浪费,污染环境,节约成本;
(2)本发明在原有简单溶液制备的过程中,添加乙腈和3.4吡啶二羧酸,有效的分散了铜离子和钕离子;在液氮中进行粉化,使得制备的粉体更为细小,有利于纳米化,具体为3.4吡啶二羧酸与铜离子进行有效的配位,可使铜和钕充分溶解在乙腈溶液中,而使用其他分散剂很难达到本专利要求的实验效果。
(3)本发明制备的粉体同时具有光催化和电催化效果,并且制备出的粉体纯度高、粒度均匀、可控性好、性能优异,目前还未见有该粉体对电解水催化的相关报道。开辟了电催化水解产氢、产氧方面具有潜在的应用空间,开拓了新的性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的扫描电镜图;
图2为本发明实施例2制备得到的TiO2-铜酸钕纳米电催化粉体对孔雀石绿降解曲线;
图3为本发明实施例3制备得到的TiO2-铜酸钕纳米电催化粉体的析氢曲线。
图4为本发明实施例3制备得到的TiO2-铜酸钕纳米电催化粉体的析氧曲线。
图5为本发明对比例1制备得到的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的扫描电镜图;
图6为本发明对比例2制备得到的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的扫描电镜图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明,但本发明的保护范围不受实施例所限。
实施例1
(1)按照Nd2CuO4中Cu与Nd的化学计量比称取1mmol醋酸铜和2mmol醋酸钕,溶于去离子水中,去离子水的体积用量为醋酸铜和醋酸钕总摩尔质量的6 倍,混合均匀,得到溶液A;
(2)在溶液A中加入3mmol乙腈,加入2mmol 3.4吡啶二羧酸,在60℃下加热并700r/min磁力搅拌2h,得到溶液B;
(3)用移液枪加入浓度为1mol/L的碱液5ml(溶质为三乙胺,溶剂为乙醇),至溶液B中,700r/min磁力搅拌20min直至溶解,制备成溶液C。
(4)将溶液C放进烘箱,在120℃的温度条件下,恒温反应3小时后,空气中冷却至室温;待溶液体系稳定后,将所得混合溶液进行过滤,所得固体用水洗涤2次,将得到的晶体放入液氮中进行粉化,取出粉体D。
(5)将粉体D和3mmol的TiO2粉体放入去离子水中,去离子水的用量为TiO2摩尔量的4倍,喷雾器进行喷雾造粒,90℃的温度条件下,烘箱烘干1h,制备出TiO2-铜酸钕纳米催化粉体。
图1为本发明实施例1制备得到的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的扫描电镜图,从图1可以看出,制备的粉体呈现均匀的小颗粒,尺度为100nm,颗粒均匀,分散性好,比表面积大,有利于催化反应进行。
实施例2
(1)按照Nd2CuO4中Cu与Nd的化学计量比称取1mmol硝酸铜和2mmol硝酸钕,溶于去离子水中,去离子水的体积用量为硝酸铜和硝酸钕总摩尔质量的6 倍,混合均匀,得到溶液A;
(2)在溶液A中加入3mmol乙腈,加入1mmol 3-4吡啶二羧酸,在60℃下加热并500r/min磁力搅拌3h,得到溶液B;
(3)用移液枪加入浓度为1mol/L的碱液5ml(溶质为三乙胺,溶剂为乙醇),至溶液B中,500r/min磁力搅拌20min直至溶解,制备成溶液C。
(4)将溶液C放进烘箱,在120℃的温度条件下,恒温反应3小时后,空气中冷却至室温;待溶液体系稳定后,将所得混合溶液进行过滤,所得固体用水洗涤2次,将得到的晶体放入液氮中进行粉化,取出粉体D。
(5)将粉体D和6mmol的TiO2粉体放入去离子水中,去离子水的用量为TiO2摩尔量的6倍,喷雾器进行喷雾造粒,90℃的温度条件下,烘箱烘干1h,制备出TiO2-铜酸钕纳米催化粉体。
称量0.1g的孔雀石绿,制备成1g/L孔雀石绿溶液加水,取0.2g实施例2 制备的该粉体放入反应瓶中进行光催化实验,反应0min、30min、60min后,测量孔雀石绿的光催化效果,图2为本发明实施例2制备得到的TiO2-铜酸钕纳米电催化粉体对孔雀石绿降解曲线,从图2中可见,30min后对孔雀石绿的降解效率就达到60%,90min后达到90%。
实施例3
(1)按照Nd2CuO4中Cu与Nd的化学计量比称取1mmol硝酸铜和2mmol硝酸钕,溶于去离子水中,去离子水的体积用量为硝酸铜和硝酸钕总摩尔质量的6 倍,混合均匀,得到溶液A;
(2)在溶液A中加入3mmol乙腈,加入1mmol 3-4吡啶二羧酸,在60℃下加热并1000r/min磁力搅拌2h,得到溶液B;
(3)用移液枪加入浓度为1mol/L的碱液5ml(溶质为三乙胺,溶剂为乙醇),至溶液B中,1000r/min磁力搅拌20min直至溶解,制备成溶液C。
(4)将溶液C放进烘箱,在120℃的温度条件下,恒温反应3小时后,空气中冷却至室温;待溶液体系稳定后,将所得混合溶液进行过滤,所得固体用水洗涤2次,将得到的晶体放入液氮中进行粉化,取出粉体D。
(5)将粉体D和6mmol的TiO2粉体放入去离子水中,去离子水的用量为TiO2摩尔量的5倍,喷雾器进行喷雾造粒,90℃的温度条件下,烘箱烘干1h,制备出TiO2-铜酸钕纳米催化粉体。
采用三电极体系对TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的电催化析氢析氧性能进行测试,以Pt片为对电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,工作电极为表面滴涂有铜酸稀土电催化材料的ITO电极;测试仪器为PARSTAT 2273电化学工作站;测试溶液为1mol/L的KOH。
采用滴涂法制备工作电极,具体工艺如下:称取0.04g的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体,置于小玻璃瓶中,加入500ml乙醇,500ml去离子水和30μl质量分数为5%的杜邦溶液,将上述混合物超声20min以上形成催化剂溶液。以ITO为电极时,需要先将ITO依次使用丙酮,乙醇和去离子水清洗,再向ITO导电面底涂20μl上述催化剂溶液,于干燥箱中以60℃烘干1h,待测。
测试参数:LSV测试时扫描速率5mV/s。
图3为本发明实施例3制备得到的TiO2-铜酸钕纳米电催化粉体的析氢曲线,图4为本发明实施例3制备得到的TiO2-铜酸钕纳米电催化粉体的析氧曲线,如图所示:图3为HER曲线,曲线向下弯曲的起始点代表还原产氢的起始电位,越小越好。弯曲的斜率代表还原速度与过电位的关系,越大越好。图4为OER 曲线,曲线向上弯曲的起始点代表氧化产氢的起始电位,越小越好。弯曲的斜率代表还原速度与过电位的关系,越大越好。
对比例1(未在液氮中粉化)
(1)按照Nd2CuO4中Cu与Nd的化学计量比称取1mmol醋酸铜和2mmol醋酸钕,溶于去离子水中,去离子水的体积用量为醋酸铜和醋酸钕总摩尔质量的4 倍,混合均匀,得到溶液A;
(2)在溶液A中加入3mmol乙腈,加入1mmol 3-4吡啶二羧酸,在60℃下加热并800r/min磁力搅拌搅拌2h,得到溶液B;
(3)用移液枪加入浓度为1mol/L的碱液5ml(溶质为三乙胺,溶剂为乙醇),至溶液B中,800r/min磁力搅拌20min直至溶解,制备成溶液C。
(4)将溶液C放进烘箱,在120℃的温度条件下,恒温反应3小时后,空气中冷却至室温;待溶液体系稳定后,将所得混合溶液进行过滤,所得固体用水洗涤2次,得到片状晶体D。
(5)将粉体D和3mmol的TiO2粉体放入去离子水中,去离子水的用量为 TiO2摩尔量的4倍,喷雾器进行喷雾造粒,60℃的温度条件下,烘箱烘干1h,制备出本专利需要的纳米粉体。
图5为本发明对比例1制备得到的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的扫描电镜图,如图5所示,粉体未在液氮中粉化,所制备的粉体呈现颗粒较大,很多粉体黏在一起,尺度为2um,虽然形貌较为一致,但比表面积较小,不利于光催化及电催化反应进行。
对比例2(未在液氮中粉化、未加3-4吡啶二羧酸)
(1)按照Nd2CuO4中Cu与Nd的化学计量比称取1mmo硝酸铜和2mmol硝酸钕,溶于去离子水中,去离子水的体积用量为硝酸铜和硝酸钕总摩尔质量的4 倍,混合均匀,得到溶液A;
(2)在溶液A中加入3mmol乙腈,在60℃下加热并700r/min磁力搅拌2h,得到溶液B;
(3)用移液枪加入浓度为1mol/L的碱液5ml(溶质为三乙胺,溶剂为乙醇),至B溶液中,700r/min磁力搅拌20min直至溶解,制备成溶液C。
(4)将溶液C放进烘箱,在130℃的温度条件下,恒温反应3小时后,空气中冷却至室温;待溶液体系稳定后,将所得混合溶液进行过滤,所得固体用水洗涤3次,得到片状晶体D。
(5)将粉体D和3mmol的TiO2粉体放入去离子水中,去离子水的用量为TiO2 摩尔量的6倍,喷雾器进行喷雾造粒,80℃的温度条件下,烘箱烘干1.5h,制备出本专利需要的纳米粉体。
图6为本发明对比例2制备得到的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的扫描电镜图,从图6可以看出,未加入3-4吡啶二羧酸的粉体,呈现较大块状,包覆的TiO2 也没有很好的分散在块状粉体表面。制备的粉体呈现大的颗粒形貌,比表面积小,不利于催化反应进行。

Claims (8)

1.一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按照Nd2CuO4中Cu与Nd的化学计量比称取铜的可溶性盐和钕的可溶性盐,溶于去离子水中,混合均匀,得到溶液A;
(2)在溶液A中加入一定量的乙腈和一定量的3,4-吡啶二羧酸,将溶液于60~90℃加热并搅拌2~3h,得到溶液B;
(3)用移液枪加入浓度为1mol/L的碱液到溶液B中,搅拌直至溶解,制备成溶液C;
(4)将溶液C放进烘箱,在120℃-150℃的温度条件下,恒温反应3-6小时后,空气中冷却至室温;待溶液体系稳定后,将所得混合溶液进行过滤,所得固体用水洗涤2-4次,得到片状晶体,将得到的晶体放入液氮中进行粉化,将制得的粉体D取出;
(5)将粉体D和一定量的TiO2粉体放入去离子水中,喷雾器进行喷雾造粒,60-90℃的温度条件下,烘箱烘干1-2h,制得纳米粉体。
2.根据权利要求1所述的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的铜的可溶性盐为氯化铜、硝酸铜、醋酸铜,钕的可溶性盐为氯化钕、硝酸钕、醋酸钕。
3.根据权利要求1所述的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法,其特征在于:步骤(1)中去离子水的体积用量为铜的可溶性盐和钕的可溶性盐总摩尔量的4~6倍。
4.根据权利要求1所述的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法,其特征在于:步骤(2)(3)中的搅拌条件为机械搅拌或磁力搅拌,转子转速为500~1000r/min。
5.根据权利要求1所述的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述乙腈的用量为铜盐摩尔量的3-4倍、3,4-吡啶二羧酸的用量为铜盐摩尔量的1-2倍。
6.根据权利要求1所述的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法,其特征在于:步骤(5)中TiO2的用量为铜的可溶性盐和钕的可溶性盐总摩尔量的1~2倍,去离子水的体积用量为铜的可溶性盐和钕的可溶性盐总摩尔量的4~6倍。
7.根据权利要求1所述的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法,其特征在于:步骤(3)中碱液的溶质为三乙胺,溶剂为乙醇。
8.根据权利要求1所述的制备方法制得的TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的应用,其特征在于:用于光催化降解有机物孔雀石绿或在电催化水解产氢、产氧方面具有潜在的应用。
CN201911010266.3A 2019-10-23 2019-10-23 一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法 Active CN110681385B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911010266.3A CN110681385B (zh) 2019-10-23 2019-10-23 一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911010266.3A CN110681385B (zh) 2019-10-23 2019-10-23 一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110681385A CN110681385A (zh) 2020-01-14
CN110681385B true CN110681385B (zh) 2022-09-13

Family

ID=69113909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911010266.3A Active CN110681385B (zh) 2019-10-23 2019-10-23 一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110681385B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110684526A (zh) * 2019-10-23 2020-01-14 东北大学秦皇岛分校 一种FeOOH包覆铜酸镝荧光、催化粉体的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107758723A (zh) * 2017-11-13 2018-03-06 东北大学 一种铜酸钐纳米光催化粉体的制备方法及其应用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5710444B2 (ja) * 2011-10-17 2015-04-30 本田技研工業株式会社 光触媒及びその製造方法
CN103263927B (zh) * 2013-05-17 2016-04-13 南京工业大学 一种用于分解n2o的复合氧化物催化剂及其制备方法
CN104108737B (zh) * 2014-07-14 2016-08-17 东北大学 铜-稀土纳米花瓣状金属氧化物的合成方法
CN105692678B (zh) * 2016-01-28 2017-01-25 东北大学 一种铜酸钬纳米粉体的制备方法
CN107008337B (zh) * 2017-04-27 2019-12-06 武汉工程大学 一种非化学计量比铋酸铜纳米材料及其制备方法和应用
CN107673392B (zh) * 2017-10-24 2019-04-23 东北大学秦皇岛分校 一种铜酸钕纳米粉体的制备方法及其应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107758723A (zh) * 2017-11-13 2018-03-06 东北大学 一种铜酸钐纳米光催化粉体的制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110681385A (zh) 2020-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Najafpour et al. Nano-sized manganese oxides as biomimetic catalysts for water oxidation in artificial photosynthesis: a review
Gao et al. Accurate guided alternating atomic layer enhance internal electric field to steering photogenerated charge separation for enhance photocatalytic activity
CN102389837B (zh) 磁性聚吡咯/二氧化钛/粘土纳米复合光催化剂及其制备方法
CN110639531B (zh) 一种TiO2-铜酸镧纳米催化粉体的制备方法
CN108671907B (zh) 一种铂/二氧化钛纳米花复合材料及其制备方法与应用
CN107252685B (zh) 一种含羟基胺类化合物功能化磁性氧化石墨烯催化材料及其制备方法和应用
CN109364924B (zh) 一种磁性纳米臭氧催化剂CoFe2O4及其制备方法与应用
CN101279262B (zh) 催化烯烃与空气高选择性环氧化的纳米复合氧化物的制备方法
Feng et al. Coupling effect of piezomaterial and DSA catalyst for degradation of metronidazole: Finding of induction electrocatalysis from remnant piezoelectric filed
CN100537023C (zh) 一种对可见光有响应的光催化剂及其制备方法
CN103240073A (zh) 一种Zn2+掺杂BiVO4可见光催化剂及其制备方法
CN110681385B (zh) 一种TiO2-铜酸钕纳米催化粉体的制备方法
Chen et al. Synthesis of halloysite nanotubes supported Bi-modified BaSnO3 photocatalysts for the enhanced degradation of methylene blue under visible light
CN106111129B (zh) 用于同时产氢和选择性氧化乙醇的光催化剂及其制备方法
CN110681384B (zh) TiO2-铜酸钐纳米光催化、电催化粉体的制备方法
CN106384832A (zh) 一种具备高效电催化氧还原性能的ZnO‑CuO/rGO复合材料
CN102583535A (zh) 一种声化学合成钒酸铋的方法
CN103331153B (zh) 一种高活性TiO2纳米盘光催化剂的合成方法
CN100566826C (zh) 一种钛铁矿精矿湿化学法制备光催化材料的方法
CN103143397A (zh) 一种纳米TiO2/膨胀石墨复合海绵的制备方法及其应用
Zhang et al. Enhanced electrocatalytic performance on FeOCl/CeO2 via synergy of oxygen vacancy and relative content of Ce3+
CN104492435A (zh) 一种以(001)活性面为主的CuO/TiO2/石墨烯复合光催化剂及制备方法
Mahhumane et al. Photoelectrocatalytic application of a superhydrophilic exfoliated graphite supported iron doped Bi2WO6 photoanode for the degradation of Orange II dye in water
CN112675891B (zh) 一种高分散的具有磁性的纳米光催化剂及制备方法
Lai et al. The formation of (NH4) 2V6O16 phase in the synthesized InVO4 for the hydrogen evolving applications

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant