[发明专利]呈镶边立方块状钴-铁类普鲁士蓝纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种呈镶边立方块状钴‑铁类普鲁士蓝纳米材料及其制备方法，首先将表面活性剂在磁力下搅拌溶于水中，待溶解后，再依次加入柠檬酸钠、钴盐，配成溶液A；然后将铁氰化钾固体溶于水，配成溶液B；接着边搅拌边将溶液A逐滴滴加到溶液B，滴加完毕后继续搅拌一段时间；将反应液静置陈化一段时间，自然冷却后离心、洗涤、干燥得到镶边立方块状钴‑铁类普鲁士蓝纳米材料。与现有技术相比，本发明合成方法可通过改变条件制备得到镶边立方块状钴‑铁类普鲁士蓝纳米材料，该物质形貌结构未在文献中报道。且该制备简单易行，可大量制备。

技术领域

本发明属于无机纳米材料技术领域，尤其是涉及一种呈镶边立方块状钴-铁类普鲁士蓝纳米材料及其制备方法。

背景技术

普鲁士蓝(Prussian Blue，PB)是一种常见的蓝色染料，由水合铁离子[Fe(H₂0)₆]³⁺和[Fe(CN)₆]^4-混合生成蓝色沉淀，具有独特的三维网状结构，在无机结构中是独特的，与交联的有机聚合物类似，结构稳定优异，且有较高的电化学可逆性，可以用作电子传递的媒介，还由于其较好的化学稳定性、光电特性、电催化性以及制备简单方便、成本低廉等优点而广泛应用。

作为普鲁士蓝研究的延续，用其他过渡金属或者稀土金属取代铁元素的位置，得到大量的类普鲁士蓝化合物。常见组成为：C_mM_x[M’(CN)₆]_y·nH₂O和M₃[M’(CN)₆]₂(C代表碱金属离子；M＝Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb；M’＝Fe、Co、Gr、Mn)。由于类普鲁士蓝化合物具有微孔结构，因此目前在气体吸附已经有了相当多的研究，此外，该物质在磁学性能、电催化性能、生物相容性、电化学储能等方面也有了相当多的研究。

目前合成类普鲁士蓝纳米材料常用的方法有：电化学法，液相沉淀法，模板合成法，微乳液法，水热法等。在2003年，Kitag研究小组首次报道了在水溶液中运用聚乙烯毗咯烷酮作为高分子稳定剂的方法制备了普鲁士蓝复合材料。采用普通的液相沉淀法，难以制备得到原料制备得到形貌均一、分散性好的类普鲁士蓝系列材料，这是类普鲁士蓝化合物合成的一大难题。而目前被大量报道的类普鲁士蓝的形貌有立方块、八面体。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种呈镶边立方块状钴-铁类普鲁士蓝纳米材料及其制备方法。

本发明制备方法为经过简易的溶液沉淀法成即可大量制备得到镶边立方块状钴-铁类普鲁士蓝，形貌新颖特别，还未在文献中被报道。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种呈镶边立方块状钴-铁类普鲁士蓝纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取一定量的表面活性剂倒入水中，磁力搅拌溶解后，再依次放入柠檬酸钠、钴盐，搅拌均匀后配成溶液A；

(2)称取一定量的铁氰化钾固体溶于水中，配成溶液B；

(3)边搅拌边将溶液A逐滴滴加到溶液B，滴加完毕后继续搅拌一段时间；

(4)将反应液静置陈化；

(5)反应结束后离心分离，样品经去离子水和乙醇各洗涤三次，并置于烘箱干燥，即得到呈镶边立方块状钴-铁类普鲁士蓝纳米材料。

所述的表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或十二烷基硫酸钠(SDS)中的一种或几种。

步骤(1)所得溶液A中，表面活性剂的浓度为1～25mg/mL，柠檬酸钠的浓度为1～20mg/ml，钴离子浓度为0.005～0.2mol/L。