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片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-07-25
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-01-26
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-04-21
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-07-25
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201710610055.8 申请日 2017-07-25
公开/公告号 CN107522240B 公开/公告日 2020-04-21
授权日 2020-04-21 预估到期日 2037-07-25
申请年 2017年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 C01G51/00 主分类号 C01G51/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 7
权利要求数量 8 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 安徽师范大学 当前专利权人 安徽师范大学
发明人 耿保友、孙奕璇 第一发明人 耿保友
地址 安徽省芜湖市弋江区九华南路189号科技服务部 邮编 241002
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 安徽省 申请人所在市 安徽省芜湖市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
北京润平知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
邹飞艳、张苗
摘要
本发明公开了一种片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法,其中,所述制备方法包括:在溶剂存在的条件下,将硝酸钴、蚕丝蛋白和尿素混合制得前驱体溶液,而后将上述前驱体溶液置于120‑160℃的条件下反应10‑16h后,离心,取沉淀,得到片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料。通过上述技术方案,本发明通过简单的水热法制备,以硝酸钴、蚕丝蛋白和尿素及溶剂为原料,制得片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料,此制备过程中所加的原料简单,制得的纳米材料形貌均一、工艺简单,通过简单的原料和方法,得到了一种形貌均匀且可控的过渡金属纳米材料。
  • 摘要附图
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1a
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1b
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1c
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1d
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1e
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1f
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1g
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1h
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
  • 说明书附图:图2
    片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-04-21 授权
2 2018-01-26 实质审查的生效 IPC(主分类): C01G 51/00 专利申请号: 201710610055.8 申请日: 2017.07.25
3 2017-12-29 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:在溶剂存在的条件下,将硝酸钴、蚕丝蛋白和尿素混合制得前驱体溶液,而后将上述前驱体溶液置于高压反应釜中于120-160℃的条件下反应10-16h后,离心,取沉淀,得到片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料;
其中,相对于1mmol的硝酸钴,所述蚕丝蛋白的用量为0.025-0.075g,所述尿素的用量为0.1-0.5g。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述硝酸钴由六水合硝酸钴水溶液提供,所述蚕丝蛋白由蚕丝蛋白水溶液提供。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述混合过程包括:
1)将六水合硝酸钴水溶液与蚕丝蛋白水溶液混合,制得混合溶液X;
2)向步骤1)中制得的混合溶液X中加入尿素混合,制得前驱体溶液。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法,其中,所述六水合硝酸钴水溶液的浓度为0.08-
0.15mol/mL。

5.根据权利要求2或3所述的制备方法,其中,所述蚕丝蛋白水溶液的浓度为50-100mg/mL。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法,其中,所述制备方法还包括:在取沉淀后将上述沉淀经水和无水乙醇分别洗涤2-5次后干燥,得到片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法,其中,干燥过程的干燥温度为50-80℃,干燥时间为
48-72h。

8.一种片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料,其特征在于,所述片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制得。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及无机纳米材料及其合成领域,具体地,涉及片状 Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 纳米材料以及特殊的功能和效应,使得其不但在学科发展上有重要意义,而且在应用上也有良好的前景,它为新材料的发展开辟了一个崭新的研究领域。纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应和表面效应的特点,这些性能更加决定了其具有独特性。然而现有的制备纳米材料的方法大多制备方法复杂,成本较高,产量不高,且在使用常见表面活性剂(例如使用柠檬酸三钠,PVP,SDS等)时并不能简单地控制钴类物质的形貌保持在片状。片状的纳米片有其本身独特的结构优势,它的活性位点较块状或其他团簇的结构要暴露得多,故而其催化效率和与其他物质掺杂组合的能力也会有一定的优势。因此,提供一种制备简单,且结构均一,能很好地应用于电化学催化等领域中的片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法是本发明亟需解决的问题。

发明内容

[0003] 针对上述现有技术,本发明的目的在于克服现有技术中常规手段制备纳米材料往往制备方法复杂、成本较高、产量较低,且不易于将钴基纳米材料控制为片状结构,且往往最终制得的纳米材料结构不规整等问题,从而提供一种成本低、制备过程简单,制得产物具有磁性和高强度的纳米结构,颗粒分散更均匀,并且形貌可控,能很好地应用于电化学催化等领域中的片状 Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料及其制备方法。
[0004] 为了实现上述目的,本发明提供了一种片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料的制备方法,其中,所述制备方法包括:在溶剂存在的条件下,将硝酸钴、蚕丝蛋白和尿素混合制得前驱体溶液,而后将上述前驱体溶液置于 120-160℃的条件下反应10-16h后,离心,取沉淀,得到片状 Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料。
[0005] 本发明还提供了一种片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料,其中,所述片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料根据上述所述的制备方法制得。
[0006] 通过上述技术方案,本发明通过简单的水热法制备,以硝酸钴、蚕丝蛋白和尿素及溶剂为原料,制得片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料,此制备过程中所加的原料简单,制得的纳米材料形貌均一、工艺简单,通过简单的原料和方法,得到了一种形貌均匀且可控的过渡金属纳米材料。
[0007] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

实施方案

[0018] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0019] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0020] 本发明提供了一种片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料的制备方法,其中,所述制备方法包括:在溶剂存在的条件下,将硝酸钴、蚕丝蛋白和尿素混合制得前驱体溶液,而后将上述前驱体溶液置于120-160℃的条件下反应 10-16h后,离心,取沉淀,得到片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料。
[0021] 上述设计通过简单的水热法制备,以硝酸钴、蚕丝蛋白和尿素及溶剂为原料,制得片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料,此制备过程中所加的原料简单,制得的纳米材料形貌均一、工艺简单,通过简单的原料和方法,得到了一种形貌均匀且可控的过渡金属纳米材料。
[0022] 这里的溶剂选择可以根据具体情况进行选择,例如,这里可以选择为水,当然,这里的溶剂可以为与硝酸钴和蚕丝蛋白混合的形式存在,例如,一种优选的实施方式中,所述硝酸钴可以由六水合硝酸钴水溶液提供,所述蚕丝蛋白可以由蚕丝蛋白水溶液提供。这里的六水合硝酸钴水溶液可以按照实际情况进行配制,例如,可以为将六水合硝酸钴与去离子水混合,而后搅拌一定的时间(例如,搅拌30min,当然,本发明并不局限于此)形成为均匀透明的溶液,即得六水合硝酸钴水溶液。
[0023] 在本发明的一种更为优选的实施方式中,所述混合过程包括:1)将六水合硝酸钴水溶液与蚕丝蛋白水溶液混合,制得混合溶液X;2)向步骤1) 中制得的混合溶液X中加入尿素混合,制得前驱体溶液。进一步地,这里步骤1)中的混合可以采用搅拌混合的方式进行操作。当然,步骤2)中混合液可以为采用搅拌混合的方式进行。
[0024] 进一步优选的实施方式中,为了进一步提高最终制得的片状 Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料的形状和结构的均一性等,所述六水合硝酸钴水溶液的浓度可以进一步选择为0.08-0.15mol/mL。
[0025] 更为优选的实施方式中,为了对片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料的形貌进行进一步的控制,使其在实际应用时的应用效果更好,所述蚕丝蛋白水溶液的浓度可以进一步选择为50-100mg/mL。
[0026] 当然,这里的原料的用量可以进行进一步的限定,例如,在本发明的一种优选的实施方式中,相对于1mmol的硝酸钴,所述蚕丝蛋白的用量为 0.025-0.075g,所述尿素的用量为0.1-0.5g。
[0027] 一种更为优选的实施方式中,为了进一步提高制得的片状 Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料的纯度,降低其中杂质,所述制备方法还可以包括:在取沉淀后将上述沉淀经水和无水乙醇分别洗涤2-5次后干燥,得到片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料。
[0028] 在本发明的一种优选的实施方式中,干燥过程的干燥温度为50-80℃,干燥时间为48-72h。
[0029] 本发明还提供了一种片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料,其中,所述片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料根据上述所述的制备方法制得。
[0030] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,六水合硝酸铬、蚕丝蛋白、尿素、无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮和柠檬酸三钠为常规市售品。
[0031] 实施例1
[0032] 1)将0.58gCo(NO3)2·6H2O溶解在20mL去离子水中,搅拌30min形成均匀透明的溶液A;
[0033] 2)将20mL浓度为50mg/mL的蚕丝蛋白水溶液加入上述溶液A中并搅拌至形成均匀溶液B;
[0034] 3)将0.3g尿素加入到步骤2)中得到的溶液B中,搅拌合成前驱体溶液;
[0035] 4)将上述前驱体溶液转移到50mL聚四氟乙烯高压反应釜中,120℃反应12h,然后自然冷却到室温,得到混合物;
[0036] 5)将步骤4)中制得的混合物离心分离得到粉红色沉淀,用去离子水和无水乙醇各洗涤三次,并在60℃干燥箱中干燥72h,得到产物M1。产物M1 的SEM图如图1a所示。产物M1的XRD图谱如图2所示。
[0037] 实施例2
[0038] 按照实施例1的制备方法进行制备,不同的是,步骤2)中蚕丝蛋白水溶液的浓度为75mg/mL,得到产物M2。产物M2的SEM图如图1c所示。
[0039] 实施例3
[0040] 按照实施例1的制备方法进行制备,不同的是,不同的是,步骤2)中蚕丝蛋白水溶液的浓度为100mg/mL,得到产物M3。产物M3的SEM图如图1d所示。
[0041] 实施例4
[0042] 1)将0.58gCo(NO3)2·6H2O溶解在20mL去离子水中,搅拌30min形成均匀透明的溶液A;
[0043] 2)将溶液A、20mL浓度为50mg/mL的蚕丝蛋白水溶液和0.3g尿素混合,搅拌合成前驱体溶液;
[0044] 3)将上述前驱体溶液转移到50mL聚四氟乙烯高压反应釜中,120℃反应12h,然后自然冷却到室温,得到混合物;
[0045] 5)将步骤4)中制得的混合物离心分离得到粉红色沉淀,用去离子水和无水乙醇各洗涤3次,并在60℃干燥箱中干燥72h,得到产物M4。产物M4 的SEM图如图1e所示。
[0046] 实施例5
[0047] 1)将0.58gCo(NO3)2·6H2O溶解在20mL去离子水中,搅拌30min形成均匀透明的溶液A;
[0048] 2)将0.3g尿素加入上述溶液A中并搅拌至形成均匀溶液B;
[0049] 3)将20mL浓度为50mg/mL的蚕丝蛋白水溶液加入到步骤2)中得到的溶液B中,搅拌合成前驱体溶液;
[0050] 4)将上述前驱体溶液转移到50mL聚四氟乙烯高压反应釜中,120℃反应12h,然后自然冷却到室温,得到混合物;
[0051] 5)将步骤4)中制得的混合物离心分离得到粉红色沉淀,用去离子水和无水乙醇各洗涤3次,并在60℃干燥箱中干燥72h,得到产物M5。产物M4 的SEM图如图1f所示。
[0052] 对比例1
[0053] 按照实施例1的制备方法进行制备,不同的是,将步骤2)中浓度为 50mg/mL的蚕丝蛋白水溶液替换为去离子水,得到产物D1。产物D1的SEM 图如图1b所示。
[0054] 对比例2
[0055] 按照实施例1的制备方法进行制备,不同的是,将步骤2)中蚕丝蛋白替换为聚乙烯吡咯烷酮,得到产物D2。产物D2的SEM图如图1g所示。
[0056] 对比例3
[0057] 按照实施例1的制备方法进行制备,不同的是,将步骤2)中蚕丝蛋白替换为柠檬酸三钠,得到产物D3。产物D3的SEM图如图1h所示。
[0058] 从图1a和1b中示出的SEM图中,可以看出蚕丝蛋白的添加对片状 Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料的形貌起到了一定的定型作用,添加蛋白所制得的产物形貌规整,且尺寸相差不大,均可以保持片状的结构。然而,未添加蚕丝蛋白得到的产物形貌不均一不规律,且基本不呈现片状,得不到我们需要的纳米材料。从图1c和1d中示出的SEM图中,可以看出蚕丝蛋白对片状Co(NH3)5(NO2)(NO3)2纳米材料的形貌起到了一定的定型作用,随着蛋白浓度的升高片状结构由原先的平面逐渐向波浪状形状过渡。从图1e和1f 中示出的SEM图中,可以看出制得的纳米材料呈现片状结构,但是相对于图1a而言,其片状结构夹杂着一些丝状结构,片状结构不是那么均匀。图 1g和图1h中示出的SEM图中,在同等情况下添加其他相同量的柠檬酸三钠和聚乙烯吡咯烷酮并未观察到相同的片状形貌,因而,根本得不到本发明需要制得的纳米材料。
[0059] 以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0060] 另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0061] 此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

附图说明

[0008] 附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0009] 图1a是实施例1中制得的产物M1的SEM图;
[0010] 图1b是对比例1中制得的产物D1的SEM图;
[0011] 图1c是实施例2中制得的产物M2的SEM图;
[0012] 图1d是实施例3中制得的产物M3的SEM图;
[0013] 图1g是对比例2中制得的产物D2的SEM图;
[0014] 图1e是实施例4中制得的产物M4的SEM图;
[0015] 图1f是实施例5中制得的产物M5的SEM图;
[0016] 图1h是对比例3中制得的产物D3的SEM图;
[0017] 图2是实施例1中制得的产物M1的XRD图谱。
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