技术领域
[0001] 本
发明属于无机先进
纳米材料制备工艺技术领域,尤其涉及Au修饰六方片状氧化钼的制备方法。
背景技术
[0002] 氧化钼是一种宽带隙的 N 型
半导体,以3种常见的物相存在:
正交相( α MoO3) 、六方相( h - MoO3) 和单斜相,前者为热
力学稳定相,后两者为
热力学介稳相。与热力学稳定态相比,介稳态常常表现出更优良的物理化学活性,介稳态六方相三氧化钼( h - MoO3) 具有光致和电致发光现象,可作为某些军事应用技术的优良光
电子材料。目前,制备纳米 MoO3的方法有固相法、
水热法、沉淀法、
化学气相沉积法等,相比较而言,使用水热法则可以得到均匀尺寸的纳米 MoO3,产物分散性好,成本低,工艺简单且具有良好的可重复性,因而得到较为广泛的使用。
[0003] 贵金属负载是常用的改性手段之一,贵金属在半导体表面形成活化中心,其空d 轨道可以接受电子,有利于提高
吸附、氧化还原能力,促进电荷分离,从而提高材料的光催化、气敏等性能。金一向被公认为是化学惰性的,从热力学
角度来看,其氧化物Au2O3是不稳定的。近些年,研究学者们一直对金负载型催化剂、气敏
传感器等领域进行着研究,王新环等(王新环 韩秋森 杨蓉 王琛. 一种二硫化钼/金
纳米棒复合材料、制备方法及用途[P]. 中国
专利: CN201410815045.4, 2014-12-13)制备出了二硫化钼/金纳米棒复合材料,用于光热
治疗。贺攀科等(贺攀科, 杨建军, 杨冬梅, 王晓辉, 张敏. Au/TiO2光催化分解臭氧, 催化学报, 2006, 27(1))采用沉积 - 沉淀法制备了Au/TiO2催化剂,更有效的促进了O3的分解。Zhen Zhu等(Zhen Zhu, Jialun Chang, Renjang Wu, Fast ozone detection by using a core - shell Au@TiO2 sensor at room temperature. Sensors and Actuators B: Chemical, 214 (2015) 56 - 62)制备出了Au@TiO2 气敏传感器,且在室温下测出对O3的响应和恢复时间为3 s和20 s,在气敏方面有了很好的应用。金的催化检测等研究成了国际上一个令人注目的新方向,有关的新发现不断涌现,秦瑶等(秦瑶, 杨金虎, 金超, 李影, 李杰, 时东陆. 蒲公英状
核壳结构Au@ZnO
异质结光催化剂的制备方法[P]. 中国专利: CN201310400997.5, 2013-09-05)制备了Au纳米颗粒在里面ZnO在外面的高级核壳Au@ZnO异质结催化剂,在光催化降解环境污染物及
太阳能制氢等领域有良好的应用前景。
[0004] 关于金纳米颗粒/氧化钼复合材料的研究在国内外都只是刚起步,相关的研究报道很少。因此,探索金纳米颗粒/氧化钼复合材料及其应用是一个值得去努力研究的方向。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种氧化钼/金纳米颗粒的制备方法,本方法生产工艺简单,产率高,无环境污染,具有很好的科研前景和应用价值。所得氧化钼/金纳米颗粒形貌规整,可用于化工催化、光催化、气敏传感器等领域。
[0006] 本发明的技术方案为:将前驱体二硫化钼放入
马弗炉中在一定
温度的氧气气氛下
煅烧一定时间得到六方片状氧化钼,然后将氧化钼分散到一定体积的去离子水中,加入一定摩尔比的氯金
酸溶液,L-赖
氨酸溶液和
硼氢化钠溶液充分混合,常温反应一定时间,离心分离,洗涤,干燥,空气中置于马弗炉中一定温度下
热处理即可得到一种六方片状氧化钼负载金纳米颗粒的制备方法。
[0007] 具体合成步骤如下:(1)将1 g前驱体二硫化钼放入马弗炉中在氧气气氛下煅烧,煅烧温度为360 ℃-450 ℃,煅烧时间为120 min-200 min;
(2)配制0.01 M氯金酸溶液,0.01 M的L-赖氨酸溶液和0.1 M硼氢化钠溶液;
(3)将0.01 g-0.1 g制备好的氧化钼粉末超声分散到10 ml-30 ml去离子水中;
(4)向步骤(3)中的溶液中加入1 ml-5 ml氯金酸溶液和1 ml -5 ml L-赖氨酸溶液,其中,氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1,磁力搅拌20-40 min;逐滴加入0.1 ml-2.0 ml硼氢化钠溶液,磁力搅拌10 min-30 min;将反应后的产物用离心机进行固液分离,并用去离子水和
乙醇对所得固体产物进行多次洗涤;
(5)将步骤(4)所得固体产物放置于干燥箱中,60℃干燥6 h-12 h,然后置于马弗炉中,在300℃下热处理30 min-60 min,得到Au修饰六方片状氧化钼。
[0008] 本发明采用上述技术方案后,主要有以下效果:(1)本发明在制备过程中的各个步骤都不产生有毒有害物质,有利于环境保护,且水热反应时间短,效率高;
(2)本发明方法简单,操作方便,生产用设备简易,易于工业化大规模生产;
(3)本发明制备的Au修饰六方片状氧化钼微球形貌规整,金颗粒粒径小,分散均匀,可用于化工催化、光催化剂气敏传感器等领域。
附图说明
[0009] 图1为
实施例1中六方片状氧化钼的SEM图图2为实施例1中Au修饰六方片状氧化钼的
X射线衍射图谱
图3为实施例1中Au修饰六方片状氧化钼的FESEM图
图4为实施例1中Au修饰六方片状氧化钼的EDS能谱图
图5为实施例2中Au修饰六方片状氧化钼的FESEM图
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
[0010] 实施例1(1)将1 g前驱体二硫化钼放入马弗炉中在氧气气氛下煅烧,煅烧温度为400 ℃,煅烧时间为180 min;
(2)配制0.01 M氯金酸溶液,0.01 M的L-赖氨酸溶液和0.1 M硼氢化钠溶液;
(3)将0.05 g制备好的氧化钼粉末超声分散到15 ml去离子水中;
(4)向步骤(3)中的溶液中加入1.5 ml氯金酸溶液和1.5 ml L-赖氨酸溶液,其中,氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1,磁力搅拌30 min;逐滴加入0.2 ml硼氢化钠溶液,磁力搅拌20 min;将反应后的产物用离心机进行固液分离,并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤;
(5)将步骤(4)所得固体产物放置于干燥箱中,60℃干燥8 h,然后置于马弗炉中,在
300℃下热处理30 min,得到Au修饰六方片状氧化钼。
[0011] 实施例1中所用的六方片状氧化钼经场发射扫描电子
显微镜拍摄所得的FESEM图片,如图1所示,可以看出氧化钼的形貌为六方片状。实施例1制备出的六方片状氧化钼/金纳米颗粒的X射线衍射图图谱如图2所示,采用本发明所制备的样品的XRD图谱的所有衍射峰的
位置与氧化钼(PDF#35-0609)及金的衍射峰相符合,无其他杂峰,表明所制备的样品为氧化钼/金纳米颗粒复合材料。经场发射扫描电子显微镜拍摄所得的FESEM图片,如图3所示,可以看出氧化钼/金纳米颗粒形貌规整,金颗粒尺寸为几十纳米且分散均匀。经EDS能谱扫描所得的结果如图4所示,可以看出金(Au)、钼(Mo)、氧(O)三种元素的存在,且金的
信号强度很高,综合XRD、SEM、EDS结果说明金颗粒成功负载到氧化钼六方片上。
[0012] 实施例2(1)将1 g前驱体二硫化钼放入马弗炉中在氧气气氛下煅烧,煅烧温度为380 ℃,煅烧时间为150 min;
(2)配制0.01 M氯金酸溶液,0.01 M的L-赖氨酸溶液和0.1 M硼氢化钠溶液;
(3)将0.1 g制备好的氧化钼粉末超声分散到30 ml去离子水中;
(4)向步骤(3)中的溶液中加入3 ml氯金酸溶液和3 ml L-赖氨酸溶液,其中,氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1,磁力搅拌30 min;逐滴加入0.5 ml硼氢化钠溶液,磁力搅拌30 min;将反应后的产物用离心机进行固液分离,并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤;
(5)将步骤(4)所得固体产物放置于干燥箱中,60℃干燥6 h,然后置于马弗炉中,在
300℃下热处理30 min,得到Au修饰六方片状氧化钼。
[0013] 实施例2制备的氧化钼/金纳米颗粒如图5所示,可以看出所制得的氧化钼/金纳米颗粒复合良好。
[0014] 实施例3(1)将1 g前驱体二硫化钼放入马弗炉中在氧气气氛下煅烧,煅烧温度为360 ℃,煅烧时间为200 min;
(2)配制0.01 M氯金酸溶液,0.01 M的L-赖氨酸溶液和0.1 M硼氢化钠溶液;
(3)将0.02 g制备好的氧化钼粉末超声分散到10 ml去离子水中;
(4)向步骤(3)中的溶液中加入1 ml氯金酸溶液和1 ml L-赖氨酸溶液,其中,氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1,磁力搅拌20 min;逐滴加入0.1 ml硼氢化钠溶液,磁力搅拌10 min;将反应后的产物用离心机进行固液分离,并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤;
(5)将步骤(4)所得固体产物放置于干燥箱中,60℃干燥6 h,然后置于马弗炉中,在
300℃下热处理30 min,得到Au修饰六方片状氧化钼。
[0015] 实施例4(1)将1 g前驱体二硫化钼放入马弗炉中在氧气气氛下煅烧,煅烧温度为390 ℃,煅烧时间为150 min;
(2)配制0.01 M氯金酸溶液,0.01 M的L-赖氨酸溶液和0.1 M硼氢化钠溶液;
(3)将0.08 g制备好的氧化钼粉末超声分散到20 ml去离子水中;
(4)向步骤(3)中的溶液中加入2 ml氯金酸溶液和2 ml L-赖氨酸溶液,其中,氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1,磁力搅拌40 min;逐滴加入0.3 ml硼氢化钠溶液,磁力搅拌30 min;将反应后的产物用离心机进行固液分离,并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤;
(5)将步骤(4)所得固体产物放置于干燥箱中,60℃干燥12 h,然后置于马弗炉中,在
300℃下热处理40 min,得到Au修饰六方片状氧化钼。
[0016] 实施例5(1)将1 g前驱体二硫化钼放入马弗炉中在氧气气氛下煅烧,煅烧温度为370 ℃,煅烧时间为180 min;
(2)配制0.01 M氯金酸溶液,0.01 M的L-赖氨酸溶液和0.1 M硼氢化钠溶液;
(3)将0.06 g制备好的氧化钼粉末超声分散到15 ml去离子水中;
(4)向步骤(3)中的溶液中加入1.5 ml氯金酸溶液和1.5 ml L-赖氨酸溶液,其中,氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1,磁力搅拌20 min;逐滴加入0.1 m硼氢化钠溶液,磁力搅拌10 min;将反应后的产物用离心机进行固液分离,并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤;
(5)将步骤(4)所得固体产物放置于干燥箱中,60℃干燥12 h,然后置于马弗炉中,在
300℃下热处理30 min,得到Au修饰六方片状氧化钼。