一种钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于纳米复合材料制备领域，涉及一种钒酸铋@钌‑单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法。首先利用水热法制得钒酸铋，然后常温常压下混合钒酸铋、三氯化钌和单宁酸溶液，通过RuIII和单宁酸反应形成配合物自组装包覆在钒酸铋表面一步法制得钒酸铋@钌‑单宁酸配合物核壳结构复合材料，这对钒酸铋复合材料尤其是核壳结构材料的发展具有重要意义。本发明专利技术具有方法简单、节能绿色无污染等优点，合成出的纳米复合材料因其表面具有丰富的酚羟基，在药物载体、催化、废水中有机污染物的去除、重金属离子还原等领域将有很大的应用潜力，并且在此基础上可以构建出其他的功能材料。

Preparation method of core shell structure composite material of bismuth vanadium @ ruthenium tannic acid complex

The invention belongs to the field of preparation of nano composite materials, and relates to a preparation method of a core shell structure composite material of bismuth vanadium acid ruthenium tannic acid complex. First, bismuth vanadate was obtained by hydrothermal method, and then mixed bismuth vanadium bismuth, three ruthenium chloride and tannic acid solution at normal temperature and atmospheric pressure were prepared by the reaction of RuIII and tannic acid to form a complex of bismuth vanadium bismuth @ ruthenate and tannic acid complex, which was prepared by self assembly of the compound on the surface of bismuth vanadate. This composite of bismuth vanadate, especially the composite material of bismuth vanadate, is specially prepared. It is important for the development of core-shell structural materials. The invention has the advantages of simple method, energy saving green and no pollution. The synthesized nanocomposite has abundant phenolic hydroxyl, and has great potential application potential in the field of drug carrier, catalysis, removal of organic pollutants in waste water, heavy metal ion reduction and so on. Functional materials.

【技术实现步骤摘要】
一种钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法
本专利技术属于纳米复合材料制备领域，涉及一种钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法。
技术介绍
利用不同物质组分而形成的复合材料，它既可以利用各组分的性质特点使之产生协同效应，又可以促使复合材料的综合性能优于单一组成材料，并且可能因为不同材料的复合而产生单组分材料所不具备的新特性，具有巨大的应用前景。核壳结构材料是由一种材料通过化学键或其他作用力将另一种材料包覆起来形成的有序组装结构的复合材料，它实现了纳米尺度上的设计和剪裁，在能源、光电子器件、催化、生物医药、功能涂层材料等方面有着广泛的应用前景，是近年来的一个重要研究方向。钒酸铋(BiVO4)由于其具有结构多元化、设计灵活化、合成方法多样化等特点被认为是应用前景广阔的新型可见光催化剂之一。目前报道的单斜白钨矿相BiVO4在可见光下均表现出较强的光催化氧化能力，但其中也存在一些缺陷，例如粒径较大、光生电子-空穴复合率高、光催化效率低等。为了解决这些问题，研究人员将精力集中在BiVO4的改性研究上，主要包括贵金属沉积、半导体复合、离子掺杂等。单宁酸(TA)，又称鞣酸，是由五倍子中得到的一种鞣质，由于具有多个邻位酚羟基结构被赋予一系列独特的性质，如能与蛋白质、生物碱、多种金属离子结合反应，具有还原性和捕捉自由基的活性等特点，被广泛应用于制革、医药、食品、化妆品等行业。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单易得和环境友好的钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法。本专利技术通过组合BiVO4、三氯化钌(RuCl3)和TA溶液，通过RuIII和TA反应形成配合物自组装包覆在钒酸铋表面一步法制得钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料，综合利用单宁酸表面丰富活泼的酚羟基和BiVO4优异的光催化降解性能，使得该复合材料在药物载体、催化、废水中有机污染物的去除、重金属离子还原等领域将有很大的应用潜力，大大提高了BiVO4的应用范围。该制备方法简单易得，绿色节能无污染。迄今为止，没有文献和专利报道过利用Ru离子和单宁酸进行络合来制备核壳结构，尤其是钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料。本专利技术目的是这样实现的：一种钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法，其关键在于，将TA和BiVO4样品按照TA:BiVO4的摩尔比为0.61～1:1加入到烧杯中，并加入15mL去离子水，然后按照RuCl3：BiVO4的摩尔比为0.02～0.2:1，先后加入RuCl3，室温下搅拌24～48h，所得产品分离、洗涤和干燥，得到目标产物钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料。更具体的是，具体步骤如下：步骤1：称量1.23mmolBiVO4(0.4g)样品，按照n(TA:BiVO4)＝0.61～1:1加入0.75～1.23mmolTA(1.28～2.09g)，加入15mL去离子水混合均匀，然后按照RuCl3：BiVO4样品的摩尔比为0.02～0.2:1，先后加入0.025～0.25mmolRuCl3(0.005～0.052g)，室温下搅拌24～48h；步骤2：将步骤1所得产品分离、洗涤和干燥，即得目标产物钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料。更具体的是，BiVO4样品的制备步骤如下：步骤A：取0.02mol的铋盐溶于20mL浓硝酸中得到均匀溶液，搅拌2h；步骤B：0.02mol的含钒化合物溶于20mL的6M的NaOH水溶液中；步骤C：将步骤B所得溶液加入步骤A所得溶液中，然后将0.1～0.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入所得溶液中，搅拌2h，随后慢慢加入30mL6M的NaOH水溶液，得到均匀悬浮液，搅拌2h；步骤D：将步骤C所得溶液加入100mL的内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，180℃下保持48h，将所得产物用去离子水离心多次，然后60℃下干燥8h，得到BiVO4样品。上述步骤A中所述铋盐为Bi(NO3)3·5H2O或BiCl3。上述步骤A中所述含钒化合物为NH4VO3或Na3VO4。上述步骤D中所用药品的纯度不低于分析纯。上述步骤2中固体物质分离后，采用去离子水、无水乙醇交替洗涤，干燥后即得钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料。上述步骤2中，采用去离子水洗涤次数为4～6次；所述干燥温度为60～80℃，干燥时间为6～12h。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术实现了基于RuIII和单宁酸在常温常压下“一步法”包覆形成的钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构，为单宁酸的进一步利用提供了一种新的思维。本专利技术制备的复合材料表面含有丰富的酚羟基，具有更好的分散性和稳定性。2、本专利技术技术具有操作简单、低能耗、成本低廉、绿色无污染、可降解有害污染物等优点。3、本专利技术所得产品后处理简单，回收方便，副产物少，适用性强，可进一步构建多级结构复合材料，合成出的材料可广泛用于生物医药、生物传感器、催化、废水中有机物、重金属离子还原等领域。附图说明图1所示为本专利技术的制备示意图。图2所示为本专利技术实施例所得样品的透射电镜图，图中：(A)(a)BiVO4；(B)(b)0.025BiVO4@RuⅢ-TA；(C)(c)0.1BiVO4@RuⅢ-TA；(D)(d)0.25BiVO4@RuⅢ-TA。图3所示为本专利技术实施例所得样品的红外光谱图，图中：(a)BiVO4；(b)0.025BiVO4@RuⅢ-TA；(c)0.1BiVO4@RuⅢ-TA；(d)0.25BiVO4@RuⅢ-TA。图4所示为本专利技术实施例所得样品的X-射线粉末衍射谱图，图中：(a)BiVO4；(b)0.025BiVO4@RuⅢ-TA；(c)0.1BiVO4@RuⅢ-TA；(d)0.25BiVO4@RuⅢ-TA。具体实施方式下面结合实施例进一步详细阐明本专利技术。实施例1BiVO4样品的制备步骤如下：步骤A：取0.02mol的铋盐溶于20mL浓硝酸中得到均匀溶液，搅拌2h；所述铋盐为Bi(NO3)3·5H2O或BiCl3；所述含钒化合物为NH4VO3或Na3VO4；步骤B：0.02mol的含钒化合物溶于20mL的6M的NaOH水溶液中；步骤C：将步骤B所得溶液加入步骤A所得溶液中，然后将0.1～0.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入所得溶液中，搅拌2h，随后慢慢加入30mL6M的NaOH水溶液，得到均匀悬浮液，搅拌2h；步骤D：将步骤3所得溶液加入100mL的内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，180℃下保持48h，将所得产物用去离子水离心多次，然后60℃下干燥8h，得到BiVO4样品。步骤D中所用药品的纯度不低于分析纯，保证清洗分离过程中不带入杂质。实施例2：称量实施例1得到的1.23mmolBiVO4(0.4g)样品，按照n(TA:BiVO4)＝0.61:1加入0.75mmolTA(1.28g)，加入15mL去离子水混合均匀，然后按照RuCl3：BiVO4样品的摩尔比为0.02:1，先后加入0.025mmolRuCl3(0.005g)，室温下搅拌24h。所得产品分离、洗涤和干燥，即得目标产物钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料(标记为0.025BiVO4@RuⅢ-TA)。图2b所示为本专利技术实施例2制得0.025BiVO4@RuⅢ-TA的TEM图，图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钒酸铋@钌‑单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于:将TA和BiVO4加入到烧杯中，用去离子水溶解，然后加入RuCl3，反应，所得产品分离、洗涤和干燥，得到目标产物钒酸铋@钌‑单宁酸配合物核壳结构复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于:将TA和BiVO4加入到烧杯中，用去离子水溶解，然后加入RuCl3，反应，所得产品分离、洗涤和干燥，得到目标产物钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料。2.根据权利要求1所述的一种钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于:将TA和BiVO4样品按照TA:BiVO4的摩尔比为0.61～1:1加入到烧杯中，并加入去离子水溶解，然后按照RuCl3：BiVO4的摩尔比为0.02～0.2:1，先后加入RuCl3，室温下搅拌24～48h，所得产品分离、洗涤和干燥，得到目标产物钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料。3.根据权利要求1和2所述的一种钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于:步骤1：称量1.23mmolBiVO4样品，按照n(TA:BiVO4)＝0.61～1:1加入0.75～1.23mmolTA，加入15mL去离子水混合均匀，然后按照RuCl3：BiVO4样品的摩尔比为0.02～0.2:1，先后加入0.025～0.25mmolRuCl3，室温下搅拌24～48h；步骤2：将步骤1所得产品分离、洗涤和干燥，即得目标产物钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料。4.根据权利要求2所述的一种钒酸铋@钌-单宁酸配合物核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于:BiVO4样品的制备步骤如下：步骤A：取0.02mol的铋盐溶于20mL浓硝酸中得到均匀溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡银，陈伟，巴明伟，宋卫国，
申请(专利权)人：江西省科学院应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：江西,36