[0042] 下面结合实施例对本发明作详细的说明。
[0043] 实施例1
[0044] 一种铁钴合金微结构催化剂材料,具有三维麦穗状结构,该麦穗状结构铁钴合金材料的尺寸为4.0–10.0微米。
[0045] 一种铁钴合金微结构催化剂材料的制备方法,步骤包括:
[0046] A、将六水合氯化钴和六水合氯化铁在搅拌下溶于乙醇、乙二醇、去离子水三者所形成的混合溶剂中,形成均匀溶液;其中,金属离子的总浓度为0.025mol/L,钴离子与铁离子的摩尔比为7:3;混合溶剂中乙醇、乙二醇、去离子水三者的体积比为4:1:0;
[0047] B、将氢氧化钠溶于浓度为85%的水合肼中形成溶液,在搅拌下将其加入到上述金属盐溶液中形成均匀溶液,再将其转移至填充度为60%的聚四氟乙烯高压反应釜中,于160℃溶剂热条件下反应8h;步骤A中的混合溶剂与步骤B中的水合肼的体积比为1:1.4;氢氧化钠在水合肼中的质量浓度为0.01g/mL;
[0048] C、待反应结束后,自然冷却至室温,产物经磁性分离后依次使用二次水、乙醇洗涤分别此地3-5次,将最终产物放入真空干燥箱中干燥后,即得到铁钴合金微结构催化剂材料。
[0049] 将实施例1所获得产物经XRD、SEM、VSM进行表征,结果表明所获得产物为立方相的铁钴合金,如图1所示,具有麦穗状微结构,如图2所示,显示出高达163.5emu/g的饱和磁化强度,如图3所示。
[0050] 此外,我们将其作为催化剂用于对硝基苯酚的氢化加氢反应中,对其催化性能进行评价:
[0051] 首先,称取一定量的麦穗状铁钴合金材料,将其超声分散在去离子水中,配成-4100mg/L的胶体溶液;其次,用去离子水配制5×10 mol/L的对硝基苯酚和0.02mol/L的硼氢化钠溶液;最后,取1体积的对硝基苯酚和1体积的硼氢化钠溶液混合后放入烧杯中,接着将
1体积的催化剂胶体溶液加入其中,采用紫外-可见近红外分光光度计(日本日立公司,U-
4100)每隔2min记录一次波长在250-600纳米之间对硝基苯酚的光谱图,如图4所示,跟踪催化剂对底物催化的动力学变化,并获得其催化速率常数,如图5所示。由图4和图5可以看出,所获得麦穗状铁钴合金材料在12min左右就可以实现将对硝基苯酚还原成对氨基苯酚,显示出非常好的催化效果,且显示出超常的循环催化活性,如图6所示,在循环35次之后依然保持很好的催化活性,在该领域具有巨大潜在的应用。
[0052] 实施例2
[0053] 一种铁钴合金微结构催化剂材料,具有三维麦穗状结构,该麦穗状铁钴合金微结构的尺寸为3.0–7.5微米。
[0054] 一种铁钴合金微结构催化剂材料的制备方法,步骤包括:
[0055] A、将六水合硝酸钴和九水合硝酸铁溶于甲醇、乙二醇、去离子水三者所形成的混合溶剂中,充分搅拌形成均匀溶液;其中金属离子的总浓度为0.025mol/L,钴离子与铁离子的摩尔比为6.5:3.5;混合溶剂中甲醇、乙二醇、去离子水三者的体积比为4:1:0;
[0056] B、将氢氧化钠溶于质量浓度为60%的水合肼中形成溶液,在搅拌下将其加入到步骤A制备的金属盐溶液中形成均匀溶液,再将其转移至填充度为60%的聚四氟乙烯高压反应釜中,于120℃溶剂热条件下反应20h;步骤A中的混合溶剂与步骤B中的水合肼的体积比为1:1.5;氢氧化钠在水合肼中的浓度为0.015g/mL
[0057] C、待反应结束后,自然冷却至室温,产物经磁性分离后依次使用二次水、乙醇分别洗涤4次,将最终产物放入真空干燥箱中干燥后,即得到铁钴合金微结构催化剂材料(如图7所示)。
[0058] 实施例3
[0059] 一种铁钴合金微结构催化剂材料,具有三维麦穗状结构,该麦穗状铁钴合金微结构的尺寸为4.0–10微米。
[0060] 一种铁钴合金微结构催化剂材料的制备方法,步骤包括:
[0061] A、将四水合醋酸钴和四水合氯化亚铁在搅拌下溶于乙醇、丙三醇、去离子水三者所形成的混合溶剂中,加入表面活性剂PVP,形成均匀溶液;其中金属离子的总浓度为0.05mol/L,钴离子与铁离子的摩尔比为7:3;混合溶剂中乙醇、丙三醇、去离子水三者的体积比为4:0.5:0.5;PVP的浓度为0.05mol/L;
[0062] B、将一定量的氢氧化钠溶于质量浓度为80%的水合肼中形成溶液,在搅拌下将其加入到上述金属盐溶液中形成均匀溶液,再将其转移至反应釜的填充度为75%的聚四氟乙烯高压反应釜中,于140℃溶剂热条件下反应10h;步骤A中的混合溶剂与步骤B中的水合肼的体积比为1:2;氢氧化钠在水合肼中的质量浓度为0.02g/mL;
[0063] C、待反应结束后,自然冷却至室温,产物经磁性分离后依次使用二次水、乙醇洗涤,将最终产物放入真空干燥箱中干燥后,即得到铁钴合金微结构催化剂材料(如图8所示)。
[0064] 实施例4
[0065] 一种铁钴合金微结构催化剂材料,具有三维麦穗状结构,该麦穗状铁钴合金微结构的尺寸为3.0–7.0微米。
[0066] 一种铁钴合金微结构催化剂材料的制备方法,步骤包括:
[0067] A、将七水合硫酸钴和七水合硫酸亚铁在搅拌下溶于乙醇、1,3-丙二醇、去离子水三者所形成的混合溶剂中,加入表面活性剂PVP,形成均匀溶液;其中金属离子的总浓度为0.075mol/L,钴离子与铁离子的摩尔比为7:3;混合溶剂中乙醇、1,3-丙二醇、去离子水三者的体积比为3:1:1;PVP的浓度为0.1mol/L;
[0068] B、将一定量的氢氧化钾溶于质量浓度为50%水合肼中形成溶液,在搅拌下将其加入到上述金属盐溶液中形成均匀溶液,再将其转移至填充度为80%的聚四氟乙烯高压反应釜中,于180℃溶剂热条件下反应5h;步骤A中的混合溶剂与步骤B中的水合肼的体积比为5:3;氢氧化钠在水合肼中的质量浓度为0.04g/mL;
[0069] C、待反应结束后,自然冷却至室温,产物经磁性分离后依次使用二次水、乙醇洗涤,将最终产物放入真空干燥箱中干燥后,即得到铁钴合金微结构催化剂材料(如图9所示)。
[0070] 实施例5
[0071] 一种铁钴合金微结构催化剂材料,具有三维麦穗状结构,该麦穗状铁钴合金微结构的尺寸为3.0–8.0微米。
[0072] 一种铁钴合金微结构催化剂材料的制备方法,步骤包括:
[0073] A、将四水合醋酸钴和七水合氯化亚铁在搅拌下溶于乙醇、一缩二乙二醇、去离子水三者所形成的混合溶剂中,加入表面活性剂CTAC,形成均匀溶液;金属离子的总浓度为0.05mol/L,钴离子与铁离子的摩尔比为3:1;混合溶剂中乙醇、一缩二乙二醇、去离子水三者的体积比为4:1:1;CTAC的浓度为0.1mol/L;
[0074] B、将一定量的氢氧化钠溶于水合肼中形成溶液,在搅拌下将其加入到上述金属盐溶液中形成均匀溶液,再将其转移至填充度为80%的聚四氟乙烯高压反应釜中,于200℃溶剂热条件下反应5h;步骤A中的混合溶剂与步骤B中的水合肼的体积比为3:1;氢氧化钠在水合肼中的质量浓度为0.1g/mL;
[0075] C、待反应结束后,自然冷却至室温,产物经磁性分离后依次使用二次水、乙醇洗涤,将最终产物放入真空干燥箱中干燥后,即得到铁钴合金微结构催化剂材料(如图10所示)。
[0076] 实施例6
[0077] 一种铁钴合金微结构催化剂材料,具有三维麦穗状结构,该麦穗状铁钴合金微结构的尺寸为3.5–10微米。
[0078] 一种铁钴合金微结构催化剂材料的制备方法,步骤包括:
[0079] A、将钴盐和铁盐在搅拌下溶于一元醇、多元醇、去离子水三者所形成的混合溶剂中,形成均匀溶液;钴盐选自氯化钴和四水合醋酸钴、铁盐选自六水合氯化铁和七水合硫酸亚铁,金属离子的总浓度为0.05mol/L,钴离子与铁离子的摩尔比为7:3;混合溶剂中一元醇、多元醇、去离子水的体积比为4:1.5:0.5;一元醇为甲醇和乙醇的混合物,体积比为1:3;多元醇为乙二醇和1,2-丙二醇的混合物,体积比2:1;
[0080] B、将一定量的一元强碱溶于质量浓度为85%的水合肼中形成溶液,在搅拌下将其加入到上述金属盐溶液中形成均匀溶液,再将其转移至填充度为80%的聚四氟乙烯高压反应釜中,于150℃溶剂热条件下反应12h;一元强碱为氢氧化钠和氢氧化钾的混合物,其质量比为2:1;一元强碱在水合肼中的质量浓度为0.05g/mL;步骤B中所用步骤A制备的混合溶剂的体积与溶解一元强碱的水合肼溶液的体积比为3:1;
[0081] C、待反应结束后,自然冷却至室温,产物经磁性分离后依次使用二次水、乙醇洗涤,将最终产物放入真空干燥箱中干燥后,即得到铁钴合金微结构催化剂材料(如图11所示)。
[0082] 对比例1(溶剂只有一元醇)
[0083] 一种铁钴合金微结构催化剂材料,铁钴合金微结构的尺寸为3.0–10.0微米。
[0084] 一种铁钴合金微结构催化剂材料的制备方法,步骤包括:
[0085] A、将六水合硝酸钴和六水合氯化铁在搅拌下溶于乙醇中,形成均匀溶液;金属离子的总浓度为0.025mol/L,钴离子与铁离子的摩尔比为7:3;
[0086] B、将一定量的氢氧化钠溶于水合肼中形成溶液,在搅拌下将其加入到上述金属盐溶液中形成均匀溶液,再将其转移至填充度为60%的聚四氟乙烯高压反应釜中,于140℃溶剂热条件下反应12h;乙醇与水合肼的体积比为5:7;氢氧化钠在水合肼中的质量浓度为0.01g/mL;
[0087] C、待反应结束后,自然冷却至室温,产物经磁性分离后依次使用二次水、乙醇洗涤,将最终产物放入真空干燥箱中干燥后,即得到铁钴合金微结构催化剂材料(如图12所示)。
[0088] 对比例2(溶剂只有多元醇)
[0089] 一种铁钴合金微结构催化剂材料,具有三维花状结构,该花状结构铁钴合金微结构的尺寸为2.0–6.0微米。
[0090] 一种铁钴合金微结构催化剂材料的制备方法,步骤包括:
[0091] A、将六水合氯化钴和六水合氯化铁溶于乙二醇中,搅拌形成均匀溶液;金属离子的总浓度为0.025mol/L,钴离子与铁离子的摩尔比为7:3;
[0092] B、将一定量的氢氧化钠溶于水合肼中形成溶液,在搅拌下将其加入到上述金属盐溶液中形成均匀溶液,再将其转移至填充度为60%的聚四氟乙烯高压反应釜中,于140℃溶剂热条件下反应10h;乙二醇与水合肼的体积比为5:7;氢氧化钠在水合肼中的质量浓度为0.01g/mL;
[0093] C、待反应结束后,自然冷却至室温,产物经磁性分离后依次使用二次水、乙醇洗涤,将最终产物放入真空干燥箱中干燥后,即得到铁钴合金微结构催化剂材料(如图13所示)。
[0094] 实施例2–6的催化过程与实施例1相同,且表现出类似的结果。
[0095] 以上所述仅为本发明的较佳实施案例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属于本发明的涵盖范围。