CN111013587A - 一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法 - Google Patents
一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111013587A CN111013587A CN201911220135.8A CN201911220135A CN111013587A CN 111013587 A CN111013587 A CN 111013587A CN 201911220135 A CN201911220135 A CN 201911220135A CN 111013587 A CN111013587 A CN 111013587A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- reaction
- solution
- tio
- monodisperse
- 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
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 31
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 17
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 13
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 10
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 9
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 9
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 4
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 30
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 7
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 5
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910003849 O-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003872 O—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003145 α-Fe2O3 Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/51—Spheres
-
- 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
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- 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
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
- B01J35/397—Egg shell like
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0018—Addition 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)
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
一种单分散的α‑Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，涉及一种功能微球制备方法，本发明方法包括以下几个步骤：一、采用水热合成法，将分别配好的三氯化铁水溶液和磷酸二氢铵水溶液混合均匀，反应得到α‑Fe2O3纺锤形粒子；二、用聚乙烯吡咯烷酮修饰α‑Fe2O3粒子表面，并在同一反应体系中，利用动力学控制催化剂氨水的瞬时加入量的方法来合成单分散的α‑Fe2O3@TiO2核壳椭球粒子；三、高温煅烧处理。本发明获得的α‑Fe2O3@TiO2椭球粒子，其单分散性较好，产物中二氧化钛副产物较少，操作方法简便且可重复。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能微球制备方法，特别是涉及一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法。
背景技术
锐钛矿相纳米二氧化钛作为一种常见的半导体光催化剂，其具有光催化活性优良、热稳定性好和成本低等优点，被认为是最适合工业化生产的催化剂。但是二氧化钛具有宽禁带的缺点，其光催化只在紫外光下响应，不能有效的利用太阳能。
另外，在众多被研究的光催化剂中，α-Fe2O3作为一种窄禁带的n型半导体，通常用作可见光驱动的光催化剂。然而，在单组分α-Fe2O3材料中，光生电子和空穴易复合，从而阻碍了其在光催化中的应用。
为了提高光催化活性，宽带隙半导体二氧化钛与α-Fe2O3耦合形成复合光催化剂。这种复合型光催化剂可具有良好的抗光腐蚀性能，在光催化应用中，能加快电荷载流子的分离速度，从而达到提高催化剂活性的目的。
α-Fe2O3@TiO2核壳椭球的制备，主要研究的是二氧化钛壳在核心表面的有效包覆。目前，二氧化钛核壳结构微球的研究已有报道。例如，Caruso团队提出层层自组装法制备二氧化钛壳层结构，即利用沉积在粒子表面相反电荷的静电相互作用使涂层生长和逐层自组装。Lou研究小组基于界面诱导聚集的策略研究了一种高温热解法合成二氧化钛壳。另外，还有通过溶胶-凝胶法合成二氧化钛核壳结构的相关报道，其中反应体系中使用封端剂、低温或混合溶剂的方式以降低钛前驱体的反应性，特别是殷亚东课题组开发了一种两步溶胶-凝胶法，羟丙基纤维素为助剂，二氧化钛分子通过Ti-O-Si共价键连接在SiO2表面沉积形成TiO2壳层。但是，在以往的研究反应体系中，大多都出现了二氧化钛不同程度黏连的情况，且体系中还会出现游离的TiO2，这些都会致使催化剂的光催化活性降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，本发明采用聚乙烯吡咯烷酮为稳定分散剂，利用动力学控制催化剂氨水的瞬时加入量的方法来合成单分散的α-Fe2O3@TiO2核壳椭球，使二氧化钛在α-Fe2O3粒子表面优先成核生长，构建具有均匀二氧化钛壳的多功能核壳结构粒子。这种合成方法操作简单，且可重复。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，所述单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法是按以下步骤完成的：
1）将三氯化铁、磷酸二氢铵分别溶于等体积的去离子水中，在室温下搅拌均匀，记作溶液A和溶液B；将溶液A、B混合均匀得到反应溶液，之后将此反应溶液转移到聚四氟反应釜中，密封放入烘箱中加热，反应结束后离心超声洗涤，直至上层溶液清澈，收集下层沉淀物烘干其至恒重，即得α-Fe2O3纺锤形粒子；
2）将α-Fe2O3纺锤形粒子分散在无水乙醇中形成均匀溶液，在机械搅拌状态下加入聚乙烯吡咯烷酮，持续搅拌，再向反应体系里加入钛酸四丁酯，搅拌均匀，采用恒压滴液漏斗逐滴滴加稀释的氨水，反应，将反应所获得的产物离心超声洗涤多次，直至上层溶液清澈，收集下层沉淀物烘干其至恒重，即得单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球粒子；
3）除去有机分子和提高二氧化钛晶相，将步骤二所得样品平铺于瓷舟表面，放置于箱式电阻炉中，进行高温煅烧处理即可。
所述的一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，步骤1）中所述的溶液A中三氯化铁的浓度为0.02~0.06moL/L，反应溶液中三氯化铁与磷酸二氢铵的质量比为（94~129）：1；步骤1）中所述的反应釜的体积与其反应溶液的体积比为（2~5）：1；步骤1）中所述的烘箱加热温度为100~150℃，加热时间为8~18h。
所述的一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，步骤2）中所述的均匀溶液里α-Fe2O3纺锤形粒子的浓度为5.0×10-4 ~2.0×10-3g/mL；步骤2）中所述的加入的聚乙烯吡咯烷酮为α-Fe2O3纺锤子形粒子质量的6~12倍，30~60℃反应温度下持续搅拌6~12h；步骤2）中所述的钛酸四丁酯在反应体系里体积分数为0.5％~3％；步骤2）中所述的采用恒压滴液漏斗逐滴滴加稀释的氨水，即为用无水乙醇稀释氨水10~30倍，氨水在反应体系里体积分数为0.3％~3％，滴加速度为1~3s/d，反应6~12h。
所述的一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，步骤3）中将步骤2）中所得的样品0.05~0.2g煅烧处理，其反应设备先升温至100~250℃保温20~60min，再升温至450~550℃保温1~2.5h，后降至室温，其升降温速率均在4~10℃/min范围内。
本发明的优点与效果是：
本发明解决了α-Fe2O3@TiO2分散性差，以及二氧化钛空白小球副产物高的问题，为提高α-Fe2O3@TiO2椭球复合型催化剂的纯度和光催化性能提供了一种简便且可重复操作的方法。
附图说明
图1为本发明步骤二所制得的单分散的α-Fe2O3@SiO2椭球粒子的透射电镜图片。
图中其放大倍数为25000倍，标尺500nm。
具体实施方式
为了更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
具体实施方式一：
本实施方式一是一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，具体是按以下步骤完成：
一、将一定质量的三氯化铁、磷酸二氢铵分别溶于等体积的去离子水中，在室温下搅拌均匀，记作溶液A和溶液B。将溶液A、B混合均匀得到反应溶液，之后将此反应溶液转移到聚四氟反应釜中，密封放入一定温度的烘箱中加热一段时间，反应结束后离心超声洗涤多次，直至上层溶液清澈，收集下层沉淀物烘干其至恒重，即得α-Fe2O3纺锤形粒子。
步骤一中所述的溶液A中三氯化铁的浓度为0.02~0.06moL/L，反应溶液中三氯化铁与磷酸二氢铵的质量比为（94~129）：1；
步骤一中所述的反应釜的体积与其反应溶液的体积比为（2~5）：1；
步骤一中所述的烘箱加热温度为100~150℃，加热时间为8~18h。
二、将α-Fe2O3纺锤形粒子分散在无水乙醇中形成均匀溶液，在机械搅拌状态下加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮，一定反应温度下持续搅拌一定时间，再向反应体系里加入钛酸四丁酯，搅拌均匀，采用恒压滴液漏斗逐滴滴加稀释的氨水，反应一定时间，将反应所获得的产物离心超声洗涤多次，直至上层溶液清澈，收集下层沉淀物烘干其至恒重，即得单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球粒子。
步骤二中所述的均匀溶液里α-Fe2O3纺锤形粒子的浓度为5.0×10-4 ~2.0×10-3g/mL；
步骤二中所述的加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮为α-Fe2O3纺锤形粒子质量的6~12倍，30~60℃反应温度下持续搅拌6~12h；
步骤二中所述的钛酸四丁酯在反应体系里体积分数为0.5％~3％；
步骤二中所述的采用恒压滴液漏斗逐滴滴加稀释的氨水，即为用无水乙醇稀释氨水10~30倍，氨水在反应体系里体积分数为0.3％~3％，滴加速度为1~3s/d，
反应6~12h。
三、为了除去有机分子和提高二氧化钛晶相，将一定量的步骤二所得样品平铺于瓷舟表面，放置于箱式电阻炉中，进行高温煅烧处理。
步骤三中将步骤二中所得的样品0.05~0.2g煅烧处理，其反应设备先升温至100~250℃保温20~60min，再升温至450~550℃保温1~2.5h，后降至室温，其升降温速率均在4~10℃/min范围内。
具体实施方式二：
本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述的溶液A中三氯化铁的浓度为0.03~0.05moL/L，反应溶液中三氯化铁与磷酸二氢铵的质量比为（92~127）：1；步骤一中所述的反应釜的体积与其反应溶液的体积比为（3~4）：1；步骤一中所述的烘箱加热温度为110~140℃，加热时间为10~16h。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：
本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤二中所述的均匀溶液里α-Fe2O3纺锤形粒子的浓度为5.5×10-4 ~1.5×10-3g/mL；步骤二中所述的加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮为α-Fe2O3纺锤形粒子质量的7~11倍，35~55℃反应温度下持续搅拌7~11h；步骤二中所述的钛酸四丁酯在反应体系里体积分数为0.6％~2.9％；步骤二中所述的采用恒压滴液漏斗逐滴滴加稀释的氨水，即为用无水乙醇稀释氨水12~28倍，氨水在反应体系里体积分数为0.4％~2.9％，滴加速度为1.2~2.8s/d，反应7~11h。其它与具体实施方式一至二相同。
具体实施方式四：
本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤三中将步骤二中所得的样品0.06~0.19g煅烧处理，其反应设备先升温至110~240℃保温25~55min，再升温至460~540℃保温1.1~2.4h，后降至室温，其升降温速率均在5~9℃/min范围内。其它与具体实施方式一至三相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，具体是按以下步骤完成：
一、将0.04moL/L的三氯化铁水溶液25mL与等体积的8.0×10-4moL/L磷酸二氢铵水溶液，在室温下搅拌混合均匀得到反应溶液，将此反应溶液转移到100mL的聚四氟反应釜中密封，放入110℃的烘箱中加热16h，反应结束后离心超声洗涤多次，直至上层溶液清澈，收集下层沉淀物烘干其至恒重，即得α-Fe2O3纺锤形粒子。
二、将0.075g α-Fe2O3纺锤形粒子分散在75mL无水乙醇中形成均匀溶液，在机械搅拌状态下加入0.75g聚乙烯吡咯烷酮，40℃反应温度下持续搅拌12h，再向反应体系里加入1mL钛酸四丁酯，搅拌均匀，采用恒压滴液漏斗逐滴滴加25mL无水乙醇（含2mL氨水），反应8h，将反应所获得的产物离心超声洗涤多次，直至上层溶液清澈，收集下层沉淀物烘干其至恒重，即得α-Fe2O3@TiO2椭球粒子。
三、0.1g步骤二中所得的样品平铺于瓷舟表面，放置于箱式电阻炉中，先升温至150℃保温30min，再升温至500℃保温2 h，后降至室温，其升降温速率均为5℃/min。
采用透射电镜方法观察本实验步骤二制得的α-Fe2O3@TiO2椭球粒子，如图1所示，其α-Fe2O3@TiO2椭球粒子的单分散性较好，在纺锤形α-Fe2O3粒子表面均匀包覆上TiO2，并形成壳，其壳厚约10nm。
Claims (4)
1.一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，其特征在于，所述单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法是按以下步骤完成的：
1）将三氯化铁、磷酸二氢铵分别溶于等体积的去离子水中，在室温下搅拌均匀，记作溶液A和溶液B；将溶液A、B混合均匀得到反应溶液，之后将此反应溶液转移到聚四氟反应釜中，密封放入烘箱中加热，反应结束后离心超声洗涤，直至上层溶液清澈，收集下层沉淀物烘干其至恒重，即得α-Fe2O3纺锤形粒子；
2）将α-Fe2O3纺锤形粒子分散在无水乙醇中形成均匀溶液，在机械搅拌状态下加入聚乙烯吡咯烷酮，持续搅拌，再向反应体系里加入钛酸四丁酯，搅拌均匀，采用恒压滴液漏斗逐滴滴加稀释的氨水，反应，将反应所获得的产物离心超声洗涤多次，直至上层溶液清澈，收集下层沉淀物烘干其至恒重，即得单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球粒子；
3）除去有机分子和提高二氧化钛晶相，将步骤二所得样品平铺于瓷舟表面，放置于箱式电阻炉中，进行高温煅烧处理即可。
2.根据权利要求1所述的一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述的溶液A中三氯化铁的浓度为0.02~0.06moL/L，反应溶液中三氯化铁与磷酸二氢铵的质量比为（94~129）：1；步骤1）中所述的反应釜的体积与其反应溶液的体积比为（2~5）：1；步骤1）中所述的烘箱加热温度为100~150℃，加热时间为8~18h。
3. 根据权利要求1或2所述的一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述的均匀溶液里α-Fe2O3纺锤形粒子的浓度为5.0×10-4 ~2.0×10-3g/mL；步骤2）中所述的加入的聚乙烯吡咯烷酮为α-Fe2O3纺锤子形粒子质量的6~12倍，30~60℃反应温度下持续搅拌6~12h；步骤2）中所述的钛酸四丁酯在反应体系里体积分数为0.5％~3％；步骤2）中所述的采用恒压滴液漏斗逐滴滴加稀释的氨水，即为用无水乙醇稀释氨水10~30倍，氨水在反应体系里体积分数为0.3％~3％，滴加速度为1~3s/d，反应6~12h。
4.根据权利要求3所述的一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法，其特征在于，步骤3）中将步骤2）中所得的样品0.05~0.2g煅烧处理，其反应设备先升温至100~250℃保温20~60min，再升温至450~550℃保温1~2.5h，后降至室温，其升降温速率均在4~10℃/min范围内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911220135.8A CN111013587A (zh) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | 一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911220135.8A CN111013587A (zh) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | 一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111013587A true CN111013587A (zh) | 2020-04-17 |
Family
ID=70204040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911220135.8A Pending CN111013587A (zh) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | 一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111013587A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111592048A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-08-28 | 四川轻化工大学 | 一种纺锤形氧化铁纳米材料及其制备方法和应用 |
| CN113398930A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-17 | 华北电力大学科技学院 | 一种纳米氧化铁光催化剂及其制备方法 |
| CN115321503A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-11-11 | 北京化工大学 | 一种无碳Fe7Se8基储钠电极材料的制备方法及应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102528027A (zh) * | 2012-02-24 | 2012-07-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种金壳磁性椭球的制备方法 |
| CN109626381A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-04-16 | 沈阳化工大学 | 一种壳厚可控的空心二氧化硅椭球的制备方法 |
-
2019
- 2019-12-03 CN CN201911220135.8A patent/CN111013587A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102528027A (zh) * | 2012-02-24 | 2012-07-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种金壳磁性椭球的制备方法 |
| CN109626381A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-04-16 | 沈阳化工大学 | 一种壳厚可控的空心二氧化硅椭球的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| TREVOR P. ALMEIDA,ET.AL.: "Process Map for the Hydrothermal Synthesis of α-Fe2O3 Nanorods", 《J. PHYS. CHEM. C》 * |
| WEI LI: "A Versatile Kinetics-Controlled Coating Method To Construct Uniform Porous TiO2 Shells for Multifunctional Core–Shell Structures", 《J. AM. CHEM. SOC.》 * |
| XIN ZHANG,ET.AL: "Preparationandthermalstabilityofthespindle α-Fe2O3@SiO2 core–shell nanoparticles", 《JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111592048A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-08-28 | 四川轻化工大学 | 一种纺锤形氧化铁纳米材料及其制备方法和应用 |
| CN113398930A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-17 | 华北电力大学科技学院 | 一种纳米氧化铁光催化剂及其制备方法 |
| CN115321503A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-11-11 | 北京化工大学 | 一种无碳Fe7Se8基储钠电极材料的制备方法及应用 |
| CN115321503B (zh) * | 2022-09-09 | 2023-05-16 | 北京化工大学 | 一种无碳Fe7Se8基储钠电极材料的制备方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111013587A (zh) | 一种单分散的α-Fe2O3@TiO2椭球的制备方法 | |
| CN108453265B (zh) | 一种二氧化硅纳米管限域镍纳米颗粒及其制备方法 | |
| CN108295836B (zh) | 一种核壳结构ato/二氧化硅/二氧化钛复合材料的制备方法 | |
| CN103172030A (zh) | 氧化物粉体及其制备方法、催化剂、以及催化剂载体 | |
| CN114260027B (zh) | 一种制备金属氧化物@金属有机骨架核壳材料的方法 | |
| CN108298551B (zh) | 一种核-壳-核结构介孔分子筛纳米复合材料的制备方法 | |
| CN112844357A (zh) | 一种二氧化钛包覆层状氧化物二维核壳材料的制备方法 | |
| CN110560090A (zh) | 一种超顺磁四氧化三铁@二氧化硅@硫化镉纳米核壳结构材料的制备方法及其用途 | |
| CN111558392B (zh) | 一种用于甲烷二氧化碳干重整反应的催化剂及其制备方法和应用 | |
| TWI468348B (zh) | 氧化鋯奈米顆粒及其水溶膠與製備氧化鋯奈米顆粒之組合物及方法 | |
| CN110252389B (zh) | 一种钴基核壳催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101857267B (zh) | 一种具有核壳结构的二氧化钛纳米材料的制备方法 | |
| CN101423249B (zh) | 单分散纯金红石型或金红石型和锐钛矿型复合相二氧化钛中空亚微米球及其制备方法 | |
| CN108906038B (zh) | 一种Au-TiO2蛋黄结构纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN108821296A (zh) | 一种介孔二氧化硅球形纳米颗粒的制备方法 | |
| CN110550656B (zh) | 一种三相混合型纳米TiO2的制备方法 | |
| CN110743522B (zh) | 一种高指数晶面二氧化钛纳米催化剂及其制备方法 | |
| CN107913712A (zh) | 一种二氧化钛/改性硅藻土复合材料、涂膜及其制备方法和应用 | |
| US7943116B1 (en) | High-yield synthesis of brookite TiO2 nanoparticles | |
| CN101186333A (zh) | 仿生制备纳米二氧化钛微球的方法 | |
| CN115888770A (zh) | 一种无铅双钙钛矿@二氧化硅亚微胶囊核壳结构及其在光催化二氧化碳还原中的应用 | |
| CN114560498A (zh) | 一种制备中空棒状结构二氧化钛的方法 | |
| KR100575843B1 (ko) | 수면 부유성 산화티타늄 구형입자의 제조방법 | |
| CN113244906A (zh) | 氧化石墨烯-锐钛矿型纳米二氧化钛复合改性溶胶及其制备 | |
| CN109133161B (zh) | 一种钛酸锶纳米颗粒的制备方法 |
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: 20200417 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |