一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法技术

一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法，属于新型功能纳米材料制备技术领域。该制备方法的步骤为：将钼酸铵水溶液加至铁盐水溶液中，在180‑200℃的温度下反应24h以上，反应液经离心、洗涤、干燥后即得钼掺杂正方针铁矿纳米微粒；其中钼酸铵与铁盐摩尔比为1：（20‑50），所述铁盐为三氯化铁或硫酸亚铁。本制备方法具有工艺、设备简单、原料廉价易得、成本低，产率高等特点，适合大规模的工业生产，所制得的钼掺杂正方针铁矿纳米微粒尺度小、粒度均一、钼分散均匀，作为稠油水热催化降粘的催化剂能获得较为理想的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新型功能纳米材料制备领域，具体涉及一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法。
技术介绍
钼元素是构成一些加氢、脱氢、加氢脱氧和加氢脱硫催化剂的基本成分。近年来，钼的化合物在稠油催化改质过程中起到了较好的催化效果。但在实际应用中，钼化合物普遍存在成本较高的问题，例如，苯磺酸钼属于两亲性金属螯合物[Enery Fuels 2010, 24, 1502-1510]，制备所用苯磺酸价格较高。与氧化铁、氧化镍等催化剂相比，无负载的纯二硫化钼、三氧化钼[Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, 10645-10655] 亦存在成本较高问题。负载性钼催化剂能够有效地改善钼的分散性并且降低催化剂的成本，因而具有更为广阔的应用产景。因此，制备一种经济且分散性好的负载型钼催化剂是目前研究的一种方向。作为一种吸附剂和电极材料，正方针铁矿（β-FeOOH）一直一来备受关注。β-FeOOH是一种含氯锰钡矿型结构的氢氧化铁，拥有高比表面积和微小孔道[J. Phys. Chem. C, 2012, 116(3), 2303-2312]，具有吸附能力强、价廉、绿色环保等优点，因此可以作为钼催化剂的理想载体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法。基于上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法，将钼酸铵水溶液加至铁盐水溶液中，在180-200℃的温度下反应24h以上，反应液经离心、洗涤、干燥后即得钼掺杂正方针铁矿纳米微粒；其中钼酸铵与铁盐摩尔比为1：（20-50），所述铁盐为三氯化铁或硫酸亚铁。所述钼酸铵为二钼酸铵和七钼酸铵中一种或两种的组合。本制备方法具有工艺、设备简单、原料廉价易得、成本低，产率高等特点，适合大规模的工业生产，所制得的钼掺杂正方针铁矿纳米微粒尺度小、粒度均一、钼分散均匀，作为稠油水热催化降粘的催化剂能获得较为理想的效果。附图说明图1为实施例 1产物的粉末X-射线衍射（XRD）图谱；图2为实施例1产物的红外光谱；图3为实施例1产物的透射电子显微镜（TEM）照片；图4为实施例1产物的X-射线光电子能谱（Mo 3d XPS谱）；图5为实施例1产物对胜利油田的稠油的催化降粘结果图。具体实施方式以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例1一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法，制备过程如下：在100mL烧杯中加入0.112 g（0.090mmol）七钼酸铵，然后加入25mL蒸馏水，室温下搅拌20min使之完全溶解，记作溶液A；另在200mL烧杯中加入0.61g(2.25mmol)六水三氯化铁，加入75mL蒸馏水，搅拌10min使之完全溶解，记作溶液B；用移液管吸取溶液A，缓慢滴加到溶液B中，搅拌25min，得到棕黄色透明溶液C，然后将溶液C转移至200mL水热反应釜中，180℃下反应24h，反应结束后，自然冷却至室温，离心，离心所得沉淀用蒸馏水洗涤5次，在烘箱中80℃干燥12小时，得0.30g褐色固体粉末。图1为实施例1产物的XRD图谱，图中11.89º，17.02º，26.97º，34.35º，35.32º，39.48º，43.33º，44.50º，46.86º，52.63º，56.48º，61.45º，65.14º，68.42º处的衍射峰与与正方针铁矿（β-FeO(OH)）的标准卡片(JCPDS 卡片号，13-0157)相吻合，分别对应正方针铁矿的特征衍射晶面（110），（200），（310），（400），（211），（301），（321），(510)，（411），（600），（521），（002），（541），（312）。由图1可以看出，XRD结果表明所制备产品主体结构为正方针铁矿，没有出现原料的衍射峰。图2为实施例1产物的红外光谱，波数（cm-1）在1626、1397、841、807处出现4个峰为典型的正方针铁矿（β-FeO(OH)）的吸收峰；715处出现的强峰为Mo—O振动吸收峰，671处为六配位Mo(O)的吸收峰；916、465处的2个峰为O—H的面外弯曲振动。未发现MoO3的吸收振动峰，说明钼原子进入正方针铁矿晶格，形成钼掺杂正方针铁矿。图3为实施例1产物的TEM照片，可以看出所制备的钼掺杂正方针铁矿纳米微粒粒径均匀，平均粒径约为40nm。图4为实施例1产物的Mo 3d XPS谱。产物上Mo 3d3/2和Mo 3d5/2的结合能分别为235.5eV和232.4eV，表明Mo离子是以Mo6+存在于产物表面。图5为实施例1产物对胜利油田的超稠油的催化降粘作用。超稠油来自中国胜利油田，50℃下测得粘度为155657 mPa·s。反应过程如下：将50克稠油、0.1克催化剂（即实施例1制得的产物）和1.5 mL四氢化萘（作为供氢体）加入到200 mL反应釜中，200 ℃下反应24小时，冷却至室温后取出。然后利用Brookfield DV－III型可编程粘度仪测量其50℃下的粘度值。降粘率（）定义如下：，这里 、和分别表示降粘率、反应前粘度值和反应后粘度值（均为50℃下测定）。如图5中4号所示，在该催化剂和氢供体作用下，稠油的粘度从反应前的155657 Pa·s (50 ºC) 下降到47831 Pa·s，降粘率=69.3%。对比实验结果：即在同样实验条件下，不加催化剂和供氢体，该稠油的降粘率为12.1%（图5，1号）；只加催化剂，降粘率为19.3%（图5，2号）；只加供氢体，降粘率为62.5%（图5，3号）。因此，加入仅0.2%（质量百分比）的催化剂使该稠油的降粘率与无催化剂时相比提高37.3%；同时加入催化剂和供氢体，可使降粘率提高82.5%，显示出良好的催化潜能。实施例2一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法，制备过程如下：在100mL烧杯中加入0.056 g (0.045mmol)七钼酸铵，然后加入25mL蒸馏水，室温下搅拌20min使之完全溶解，记作溶液A；另在200mL烧杯中加入0.61g(2.25mmol)六水三氯化铁，然后加入75mL蒸馏水，搅拌10min使之完全溶解，记作溶液B；用移液管吸取溶液A，缓慢滴加到溶液B中，搅拌25min，得到棕黄色透明溶液C，然后将溶液C转移至200mL水热反应釜中，180℃下反应24h后，自然冷却至室温，离心，沉淀用蒸馏水洗涤5次，在烘箱中80℃干燥12小时，得0.28g褐色固体粉末。实施例3一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法，制备过程如下：在100mL烧杯中加入0.070 g (0.056mmol)七钼酸铵，然后加入25mL蒸馏水，室温下搅拌20min使之完全溶解，记作溶液A；另在200mL烧杯中加入0.61g(2.25mmol)六水三氯化铁，然后加入75mL蒸馏水，搅拌10min使之完全溶解，记作溶液B；用移液管吸取溶液A，缓慢滴加到溶液B中，搅拌25min，得到棕黄色透明溶液C，然后将溶液C转移至200mL水热反应釜中，200℃下反应24h后，自然冷却至室温，离心，沉淀用蒸馏水洗涤5次，在烘箱中80℃干燥12小时，得0.29g褐色固体粉末。实施例4一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法，制备过程如下：在100mL烧杯中加入0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法，其特征在于：将钼酸铵水溶液加至铁盐水溶液中，在180‑200℃的温度下反应24h以上，反应液经离心、洗涤、干燥后即得钼掺杂正方针铁矿纳米微粒；其中钼酸铵与铁盐摩尔比为1：（20‑50），所述铁盐为三氯化铁或硫酸亚铁。

【技术特征摘要】
1.一种钼掺杂正方针铁矿纳米微粒的制备方法，其特征在于：将钼酸铵水溶液加至铁盐水溶液中，在180-200℃的温度下反应24h以上，反应液经离心、洗涤、干燥后即得钼掺杂正方针铁矿纳米微粒；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓冬，赵凯，潘卉，袁路路，李秋叶，杨建军，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南;41