一种新型普鲁士蓝介晶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型普鲁士蓝介晶及其制备方法，属于无机材料的制备技术领域。本发明专利技术以亚铁氰化物盐为原料，配以特定浓度的无机酸，通过水热处理制备出了具有新型分级组装结构的普鲁士蓝的介晶。所制备的介晶粒子整体为表面粗糙的八面体、类八面体、类球状及太湖石状，由无数小尺度晶体构成，小尺度晶体均为１５０～２５０ｎｍ的纳米棒和纳米立方体，因其具有较大的比表面积，大量的孔隙，将在催化领域得到重要的应用。本发明专利技术具有产品粒子形貌结构新颖，成本低廉，设备简单，易于操作等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机材料的制备
，具体地说是一种新型普鲁士蓝介晶及其制备方法。
技术介绍
介晶(mesocrystal)是外形复杂类似多晶体，但衍射行为类似单晶体的一类复杂 晶体。相对于通常的单晶和多晶结构，介晶具有独特的性质，它兼具单晶的长程对称性以及 多晶的复杂多样的形貌，成为具有潜在应用价值的新型晶体材料。介晶通常可在自然界中 找到，多种生物矿物质均为介晶结构。人工合成介晶材料受天然介晶矿物启发，通常由仿生 途径合成得到，其方法局限于有机物模板，需要温和的温度和pH值。开发出特定条件下的 介晶合成方法正逐渐成为热点。另一方面，受现有合成条件所限，已知介晶集中于碳酸盐， 硫酸盐等简单盐类，并未得到广泛推广。寻找新的介晶体系有利于推广介晶合成技术，拓展 介晶的应用。 普鲁士蓝由于其特殊的物理、化学性能，在分子磁体、电化学、催化剂、磁光材料、 生物传感器、颜料、氢存储等领域的应用中表现出许多优异的性能。例如，普鲁士蓝纳米阵 列做传感器，可大大提高检测葡萄糖的能力；以普鲁士蓝为骨架的储氢材料储氢能力高达 1.8wt. %。由于材料的组成结构、尺寸大小和形貌特征等因素对其性质有着决定性的作用， 实现材料的应用不仅需要充分发挥其本征性质，还可以通过尺寸和形貌控制对其性质进行 调控。因而，通过不同的制备方法和工艺来制备具有特定尺寸和形貌的普鲁士蓝已成为材 料科学工作者重视的热点之一。 至今，已报道的具有不同微观形貌的普鲁士蓝的微/纳米颗粒是丰富多彩的，其 中包括棒状，管状，球形，立方状等多种微观结构。这些报道证实了材料微观形貌的变化 能给材料性能带来显著的变化。例如Litong Jin等以阳极氧化铝为模板，制备了普鲁士蓝纳米 管阵列，并将其应用为生物传感器。由于其特殊的纳米结构，该传感器在检测葡萄糖的应 用中十分灵敏，大大优于传统普鲁士蓝生物传感器。陈建荣等利用反相胶束法制备了普鲁士蓝纳米颗粒，通过将其修饰在电极上，成 功应用于H202的检测，具有高灵敏度和优良的稳定性。在介晶的合成领域，目前得到大 量应用的是仿生环境下的气体扩散法。如Helmut C51fen等以双亲聚合物为模板，利用室温条件 下，中性环境中的二氧化碳气体缓慢扩散法，制备了六方片状碳酸钙介晶。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的普鲁士蓝介晶，该介晶因其较大的比表面积，大 量的孔隙，将在催化领域得到重要的应用。 本专利技术所述的普鲁士蓝介晶，是以亚铁氰化盐为原料，配以特定浓度的无机酸，通过水热处理制备出了具有新型分级组装结构的的普鲁士蓝的晶体。所制备的介晶粒子整体 为表面粗糙的八面体、类八面体、类球状及太湖石状，由无数小尺度晶体构成，小尺度晶体 均为150 250nm的纳米棒和纳米立方体。 本专利技术的另一个目的是提供制备上述普鲁士蓝介晶的方法，该方法具有成本低 廉，设备简单，操作简便等优点。 所述普鲁士蓝介晶的制备包括以下具体步骤 1)原料准备 所用原料为:K4 3H20 ;盐酸; 2)反应液的配制 称取一定质量的固体KjFe(CN)e] 3H20溶于去离子水，加入一定量盐酸配制成具 有一定浓度的亚铁氰化钾酸性溶液；其中K4的摩尔浓度为0. 016 0. lmol/L， HC1摩尔浓度为1 3mol/L ; 3)水热处理 将第2)步骤所得的反应液转入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，再将高 压釜放入烘干箱中；设定烘干箱升温至100 16(TC并保温4 48小时；然后关闭烘干箱 的加热装置，待箱内温度自然冷却至室温后取出高压釜； 4)洗涤，分离，干燥产物 打开高压釜，聚四氟乙烯内衬中溶液变为无色澄清，底部有蓝色固体沉淀；此蓝色粉状物即为所得产物；分别用去离子水和无水乙醇洗涤产物若干次，离心分离出固体粉末，置于40 6(TC真空干燥箱中干燥6 10小时，得到所述普鲁士蓝介晶。 本专利技术中采用K4为原料，HC1为无机酸，配制成一定浓度的亚铁氰化钾酸性溶液，将混合后的溶液移入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，放入烘箱水热处理一段时间。待高压釜自然冷却到室温后，通过离心，洗涤，干燥过程得到产物；并可通过控制溶液的盐酸浓度和亚铁氰化钾浓度来控制所得产物的形貌。 本专利技术的有益效果 (1)、本专利技术是通过亚铁氰化钾制备普鲁士蓝的介晶结构。粒子的微观形貌新颖特殊。与传统普鲁士蓝相比，该粒子在催化和传感器领域有较好的应用前景。 (2)、本专利技术中的方法与传统生物矿化方法相比，具有原料便宜，速度快捷，设备简单，工艺过程方便易操作，条件不苛刻等特点，因此能够显著降低制备的成本。 (3)、本专利技术的方法易于调控产品介晶的形貌。附图说明 图1为用本专利技术方法所制备的典型的八面体状普鲁士蓝介晶样品的扫描电镜 (SEM)照片具体实施例方式所有的实施例均按上述技术方案的操作步骤操作。 实施例1 称取一定质量的固体KjFe(CN)e] 3H20溶于去离子水，加入一定量盐酸配制成具有一定浓度的亚铁氰化钾酸性混合溶液。其中K4的摩尔浓度为0. 032mol/L，HCl 摩尔浓度为2mol/L。将混合溶液转入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，升温至12(TC并保温24 小时。自然冷却至室温，此时蓝色颗粒沉积在聚四氟乙烯内衬的底部。用去离子水和无水 乙醇多次洗涤产物，离心分离，置于真空干燥箱中于5(TC下干燥10小时，获得蓝色粉状产 物。产物为八面体普鲁士蓝介晶。 实施例2 称取一定质量的固体KjFe(CN)e] 3H20溶于去离子水，加入一定量盐酸配制成具 有一定浓度的亚铁氰化钾酸性混合溶液。其中K4的摩尔浓度为0. 016mol/L，HCl 摩尔浓度为2mol/L。将混合溶液转入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，升温至12(TC并保温24 小时。自然冷却至室温，此时蓝色颗粒沉积在聚四氟乙烯内衬的底部。用去离子水和无水 乙醇多次洗涤产物，离心分离，置于真空干燥箱中于5(TC下干燥10小时，获得蓝色粉状产 物。产物为八面体普鲁士蓝单晶。 实施例3 称取一定质量的固体KjFe(CN)e] 3H20溶于去离子水，加入一定量盐酸配制成具 有一定浓度的亚铁氰化钾酸性混合溶液。其中KjFe(CN)6]的摩尔浓度为O. lmol/L，HCl摩 尔浓度为2mol/L。将混合溶液转入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，升温至12(TC并保温24小 时。自然冷却至室温，此时蓝色颗粒沉积在聚四氟乙烯内衬的底部。用去离子水和无水乙 醇多次洗涤产物，离心分离，置于真空干燥箱中于5(TC下干燥10小时，获得蓝色粉状产物。产物为八面体普鲁士蓝介晶。 实施例4 称取一定质量的固体KjFe(CN)e] 3H20溶于去离子水，加入一定量盐酸配制成具 有一定浓度的亚铁氰化钾酸性溶液。其中KjFe(CN)6]的摩尔浓度为0. 032mol/L， HC1摩 尔浓度为3mol/L。将混合溶液转入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，升温至12(TC并保温24小 时。自然冷却至室温，此时蓝色颗粒沉积在聚四氟乙烯内衬的底部。用去离子水和无水乙 醇多次洗涤产物，离心分离，置于真空干燥箱中于5(TC下干燥10小时，获得蓝色粉状产物。 产物为类八面体普鲁士蓝介晶。 实施例5 称取一定质量的固体KjFe(CN)e] 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的普鲁士蓝介晶，其特征在于：以亚铁氰化盐为原料，配以无机酸，经水热处理制备而得具有新型分级组装结构的普鲁士蓝介晶；所制备的介晶粒子整体为表面粗糙的八面体、类八面体、类球状及太湖石状，由无数小尺度晶体构成，小尺度晶体均为１５０～２５０ｎｍ的纳米棒和纳米立方体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜继森，胡鸣，姬瑞平，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]