多孔四氧化三鈷的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種多孔四氧化=鉆的應(yīng)用，屬于無機(jī)鹽多孔材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對生態(tài)環(huán)境和綠色能源越來越關(guān)注。汽車尾氣中的一 氧化碳、碳氨化合物等污染物能引起光化學(xué)煙霧等。因此，將汽車尾氣直接排放到空氣中， 對環(huán)境危害巨大，嚴(yán)重影響了人們的生命安全。
[0003]四氧化S鉆具有尖晶石晶體結(jié)構(gòu)，是一種重要的磁性材料、P-型過渡金屬氧化物， 在電、磁、氣敏、催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出奇特的物理和化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于裡離子電池電極 材料、磁性材料、多相催化劑、汽車尾氣處理等重要領(lǐng)域。例如：四氧化=鉆可W用作超級電 容器的電極材料。超級電容器作為一種新型儲能器件，日益受到重視。與目前廣泛使用的 各種儲能材料相比，超級電容器充放電速度和效率優(yōu)于一次或二次電池。
[0004]四氧化=鉆的物理和化學(xué)性能受形貌、尺寸和結(jié)構(gòu)的影響較大，進(jìn)而影響其應(yīng)用 性能。近年來，具有不同形貌的四氧化=鉆材料引起人們的極大興趣，采用噴霧造粒、微乳 液反應(yīng)法、溶膠-凝膠法、氣相沉淀法等不同的制備方法已相繼合成了納米球、納米線、納 米棒、納米管、納米纖維、納米立方體、空屯、球、花狀微球、花環(huán)狀四氧化=鉆等。 陽0化]中國專利CN10301130她發(fā)明了一種制備納米級立方體狀四氧化S鉆的方法，將 一定量的多孔碳分散在去離子水中，超聲分散后加入到盛有鉆鹽、尿素和去離子水混合溶 液的反應(yīng)蓋中，充分?jǐn)埌杌旌虾螅瑢⒎磻?yīng)蓋置于烘箱中，水熱反應(yīng)一定時間后自然冷卻至 室溫，反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)次離屯、分離、水洗過程后，得到立方體狀四氧化=鉆粉末，該立方體狀四 氧化=鉆粉末在空氣中高溫般燒后可進(jìn)一步得到多孔納米級立方體狀四氧化=鉆；中國 專利CN102887548B發(fā)明了一種海膽狀分級結(jié)構(gòu)四氧化S鉆納米球及其制備方法，將氯化 鉆水溶液與丙=醇混合，加入尿素，反應(yīng)，除雜，般燒，得到海膽狀分級結(jié)構(gòu)四氧化=鉆納米 球；中國專利CN101913659B發(fā)明了一種電池級四氧化S鉆的制備方法，用去離子水將鉆原 料和沉淀劑分別配成鉆溶液；采用勻相晶化沉淀法制備前驅(qū)體；經(jīng)洗涂，脫水，直接將含水 濾餅裝鉢，采用低溫脫水相變賠解再經(jīng)過高溫球化般燒控制晶粒度和晶體形貌；然后經(jīng)機(jī) 械粉碎分級活化處理；最后進(jìn)行磁性金屬異物的去除，最終得到類球形電池級四氧化=鉆； 中國專利CN102249348B發(fā)明了一種六角片四氧化S鉆的制備方法，將鉆原料、強(qiáng)堿飽和溶 液與助烙劑混合均勻，烘干后得到燒結(jié)物料；將所述燒結(jié)物料粉碎、賠燒后，經(jīng)自然冷卻，得 到燒結(jié)物；將所述燒結(jié)物置于0.1~2.0M鹽酸中浸泡，經(jīng)洗涂過濾后得到四氧化S鉆六角 片濕產(chǎn)品；將所述四氧化=鉆六角片濕產(chǎn)品烘干后，即得產(chǎn)物六角片四氧化=鉆。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)能制備出各種不同形貌的四氧化=鉆，但是用了大量的有機(jī)溶劑，不利 于規(guī)?；a(chǎn)W及污染環(huán)境；同時用作電容器的電極材料、催化方面、吸附方面還需要四氧 化=鉆具有較高的比表面積和豐富的空隙結(jié)構(gòu)。因此，開發(fā)一種原料易得、易于規(guī)模化合 成、具有較高比表面積、豐富的空隙結(jié)構(gòu)四氧化=鉆材料具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種多孔四氧化S鉆的用途，本發(fā)明公開的多孔四氧化S 鉆結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特、具有較高比表面積、豐富的空隙結(jié)構(gòu)，方法簡單安全、易于工業(yè)化生產(chǎn)，模 板去除工藝較簡單，無需使用其它化學(xué)試劑，簡化了工藝，節(jié)約了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品純度高，可 作為高性能超級電容器電極材料、汽車尾氣處理材料和吸附材料。
[0008] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 多孔四氧化=鉆在制備電容器電極材料中的應(yīng)用。
[0009] 多孔四氧化=鉆在制備汽車尾氣處理材料中的應(yīng)用。
[0010] 本發(fā)明公開的多孔四氧化S鉆由W下方法制備： (1) 在室溫下，將花粉加入蒸饋水中，攬拌、超聲分散得到混合物；將上述混合物離屯、分 離后，取固體物加入無水乙醇中，攬拌、超聲分散后進(jìn)行離屯、處理，烘干離屯、后的固體物，得 到表面除雜處理的花粉； (2) 取表面除雜處理的花粉加入到蒸饋水中，然后加入無機(jī)鉆鹽，攬拌、超聲震蕩；然 后加入乙二胺，機(jī)械攬拌得到混合液；所述表面除雜處理的花粉與無機(jī)鉆鹽的重量比為 (80 ~5) : 1 ; (3) 將表面活性劑加入堿溶液中，攬拌后加入步驟（2)的混合液中，攬拌；然后于5~ 90°C下，滴加水合阱，攬拌0. 5~24小時；然后經(jīng)磁分離得到固體物，固體物經(jīng)蒸饋水洗、 無水乙醇洗后，烘干得到四氧化=鉆前驅(qū)體；將上述四氧化=鉆前驅(qū)體于200~290°C下賠 燒1~8小時，得到四氧化=鉆粉體復(fù)合顆粒；將上述四氧化=鉆粉體復(fù)合顆粒于300~ 500°C下賠燒2~6小時，得到多孔四氧化S鉆。
[0011] 本發(fā)明中，花粉為多孔油菜花粉；油菜在我國大面積種植，其不僅可W成為美麗的 風(fēng)景，令人向往，菜巧棒油也會為人們的餐桌增味，油菜花粉更是易得，用于本發(fā)明的方法， 可W大幅的降低多孔四氧化=鉆的制備成本，有利于降低終端產(chǎn)品的成本，不僅有利于企 業(yè)生產(chǎn)，更對消費(fèi)者有利。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述無機(jī)鉆鹽為乙酸鉆、水合乙酸鉆、氯化鉆、水合氯化鉆、硝酸 鉆、水合硝酸鉆、硫酸鉆、水合硫酸鉆中的一種或幾種。
[0013] 上述技術(shù)方案中，步驟（1)中，所述超聲分散時間為5~30分鐘；花粉與蒸饋水的 質(zhì)量比為1 : (4~100)，固體物與無水乙醇的質(zhì)量比為1 : (4~100)。為了更好的去除 花粉表面的雜質(zhì)，可W用乙醇處理3~6次，然后于30~60°C條件下烘干離屯、物。
[0014] 上述技術(shù)方案中，步驟（2)中，表面除雜處理的花粉與蒸饋水質(zhì)量比為1 : (5~ 20);加入無機(jī)鉆鹽后，攬拌10~120分鐘、超聲震蕩2~5分鐘；然后加入乙二胺，機(jī)械攬 拌10~30分鐘得到混合液。
[0015] 上述技術(shù)方案中，步驟（3)中，將表面活性劑加入堿溶液中，攬拌5~10分鐘后加 入步驟（2)的混合液中，攬拌5~60分鐘。
[0016] 上述技術(shù)方案中，步驟（3)中，為了獲得較干凈的四氧化=鉆前驅(qū)體，固體物經(jīng)蒸 饋水洗、無水乙醇洗3~5次；然后于40~60°C條件下烘干。
[0017] 上述技術(shù)方案中，步驟（2)中，所述乙二胺與無機(jī)鉆鹽的摩爾比為1 : (1~4)。
[0018] 上述技術(shù)方案中，步驟（3)中，所述表面活性劑的用量為花粉質(zhì)量的3%~20% ; 所述堿溶液為氨氧化鋼水溶液或氨氧化鐘水溶液；所述堿溶液中，堿的摩爾量與無機(jī)鉆 鹽的摩爾量比為（40~90) : 1;所述水合阱的摩爾量與無機(jī)鉆鹽的摩爾量比為（300~ 550) : 1 ;表面活性劑為聚乙締比咯燒酬、十六烷基=甲基漠化錠或者聚乙二醇。
[0019] 上述技術(shù)方案中，表面活性劑種類為離子型表面活性劑聚乙締比咯燒酬、十六燒 基=甲基漠化錠，或者非離子型表面活性劑聚乙二醇。
[0020] 上述技術(shù)方案中，得到的產(chǎn)品為多孔中空球型，比表面積較高、孔隙較豐富，因此 本發(fā)明優(yōu)選根據(jù)上述方法制備得到的多孔四氧化=鉆，多孔四氧化=鉆為楠球形，粒徑為 6~10ym，比表面積91~120m2/g，表面網(wǎng)孔尺寸為200~600皿。
[0021] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： (1)本發(fā)明首次公開了利用純生物花粉為模板，具有綠色、天然、來源廣泛等特征，模板 去除工藝較簡單，無需使用其它化學(xué)試劑，簡化了工藝，節(jié)約了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品純度高；得到 的產(chǎn)品為多孔中空球型，比表面積較高、孔隙較豐富，具有意想不到性。 陽0巧 （2)本發(fā)明公開的多孔四氧化立鉆為多孔中空楠球型，比表面積較高、孔隙較豐 富，且孔隙大小可調(diào)，可作為高性能超級電容器電極材料、汽車尾氣處理材料和吸附材料。
【附圖說明】 陽02引圖1為實施例一中多孔四氧化S鉆的EDX譜圖； 圖2為實施例一中多孔四氧化S鉆的SEM譜圖； 圖3為實施例二中多孔四氧化S鉆的SEM譜圖； 圖4為實施例S中多孔四氧化S鉆的SEM譜圖； 圖5為實施例四中多孔四氧化S鉆的SEM譜圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述： 實施例一 在室溫下，將5g的多孔油菜花粉加入到50mL蒸饋水中，攬拌30min后，超聲分散 5~30min。將上述混合物離屯、分離后，再加入50血無水乙醇，重復(fù)上述步驟3次，用W充分 去除其表面的雜質(zhì)。然后，將離屯、后的產(chǎn)物放入30°C的烘箱中烘干。室溫下，取1g預(yù)處理 好的花粉加入到10mL蒸饋水中，然后加入1mmol乙酸鉆，攬拌10min后超聲震蕩3min， 然后加入0. 5g乙二胺，機(jī)械攬拌10min得到混合溶液。室溫下，將0. 2g的PVP加入到 20mL的濃度為2mol/L的化0H水溶液中，攬拌6min。將攬拌后的溶液緩慢滴入混合溶 液中，機(jī)械攬拌10min。將上述混合的溶液加熱至65°C，然后緩慢滴入20mL的水合阱，攬 拌1h。反應(yīng)完全后采用磁分離技術(shù)將產(chǎn)物進(jìn)行分離，然后用蒸饋水和無水乙醇分別清洗3 次。然后將產(chǎn)物于40°C條件下烘干，即可得到多孔四氧化=鉆前驅(qū)物。將得到的多孔四氧 化=鉆前驅(qū)物在200°C下賠燒1小時，得到多孔狀的碳/四氧化=鉆粉體復(fù)合顆粒。將得到 的復(fù)合顆粒在300°C下賠燒3小時，得到多孔狀的四氧化=鉆粉體。
[00對附圖1為上述多孔四氧化S鉆的邸X譜圖；從圖中可W看出，產(chǎn)物中有Co原子、0 原子和C原子。其中，Co: 0的原子比約為3:4,與目標(biāo)產(chǎn)物C0304相當(dāng)，結(jié)果表明，經(jīng)過般燒， 產(chǎn)物為多孔四氧化=鉆。
[0026]附圖2為上述多孔四氧化立鉆的SEM譜圖；從圖中可W看出，產(chǎn)物形貌較規(guī)則，基 本保持了原有油菜花粉的形貌。產(chǎn)物的尺寸約8ym。結(jié)果表明，通過本發(fā)明簡單的方法能 制備出多孔的楠球形四氧化=鉆。 W27] 實施例二 室溫下，將10g的油菜花粉加入到80血中，攬拌40min后，超聲分散20min。將上 述混合物離屯、分離后，再加入40mL無水乙醇，