[发明专利]一种八面体状Co3O4纳米材料的熔融盐制备法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备八面体状Co₃O₄纳米材料的熔融盐法，具体的说涉及以NaNO₃和NaF为熔融盐体系制备八面体状Co₃O₄纳米材料的熔融盐法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

工业废气【如挥发性有机物(VOC)等】污染大气环境，危害人身健康。催化燃烧法是目前最常用的去除VOC的技术之一。在催化剂作用下，VOC可在较低温度(<500℃)下完全氧化，去除率通常高于95％。催化燃烧法的关键是催化剂的选择。目前用于催化VOC燃烧的催化剂主要包括负载型贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂。跟负载型贵金属催化剂相比，过渡金属氧化物催化剂来源广泛，价格低廉，因而倍受关注。熔融盐法是近年来发展起来的制备纳米材料的新方法。例如Ji等(B.T.Ji,et al.,CrystEngComm,2010,12:3229-3234)以NaNO₃/NaF为熔融盐体系，制备得到对CO氧化反应具有较高催化活性的α-Mn₂O₃纳米线催化剂。Jiang等(Z.Y.Jiang,et al.,J.Phys.Chem.B,2005,109:23269-23273)采用熔融盐法，在LiCl熔融盐体系中获得ZnO纳米线。Wang等(W.Z.Wang,et al.,J.Cryst.Growth,2009,311:4275-4280)采用熔融盐法，在NaCl熔融盐体系中制备出CoO纳米线。Liu等(B.Liu,et al.,J.Am.Chem.Soc,2013,135:9995-9998)采用熔融盐法，在NaCl/Na₂HPO₄熔融盐体系中制备出TiO₂纳米线。值得指出的是，目前尚无采用熔融盐法，在NaNO₃和NaF熔融盐体系中制备出八面体状Co₃O₄纳米材料的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备八面体状Co₃O₄纳米材料的熔融盐制备法。

一种制备八面体状Co₃O₄纳米材料的熔融盐制备法，其特征在于，将NaNO₃、NaF和CoCl₂混合球磨均匀后，转移至马弗炉内，以1℃/min的速率从室温升至350-500℃，并在此温度下保温1-5h，自然冷却至室温，经溶解、抽滤、洗涤、干燥后，即得八面体状Co₃O₄纳米材料。优选NaNO₃与NaF的质量比为49:1，(NaNO₃+NaF)与CoCl₂的质量比为3:1。

本发明的八面体状Co₃O₄纳米材料在甲苯完全氧化反应中的应用。

本发明具有原料廉价易得，制备过程简单，产物粒子形貌和晶体结构可控，以及产量高等优点。所得八面体状Co₃O₄纳米材料在电极材料、催化剂、超导材料、传感器、合成气生产、环境监测等方面具有潜在的良好的应用前景。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术分别表征了样品的晶相结构和粒子形貌。

附图说明

图1为所得八面体状Co₃O₄纳米材料的XRD谱图，其中曲线(a)、(b)分别为实施例1、实施例2在350℃和500℃条件下焙烧后的XRD谱图。

图2为所得八面体状Co₃O₄纳米材料的SEM照片，其中(a)、(b)分别为实施例1、实施例2在350℃和500℃条件下焙烧后的SEM照片。

图3为所得八面体状Co₃O₄纳米材料对甲苯完全氧化反应的催化活性，其中曲线(a)、(b)分别为实施例1、实施例2催化剂在甲苯浓度为1000ppm、甲苯与氧气摩尔比为1/400和空速为20000mL/(g h)条件下的甲苯氧化活性曲线。

具体实施方式

为进一步了解本发明，下面以实施例作详细说明，并给出附图描述本发明得到的八面体状Co₃O₄纳米材料，但本发明并不限于以下实施例。