[发明专利]一种高稳定性的微米级立方体钴基普鲁士蓝类似物的制备方法和应用

说明书

一种高稳定性的微米级立方体钴基普鲁士蓝类似物的制备方法和应用，它涉及一种普鲁士蓝类似物的制备方法和应用。本发明要解决现有单源法在反向微乳溶液法合成钴基普鲁士蓝类似物存在体系可控性差，难以得到尺寸形貌均一的产物，煅烧时形貌的稳定性差，且体系过于复杂，所用有机溶剂对人体有危害且环境不友好的问题。制备方法：将聚乙烯吡咯烷酮溶于水中，然后加入柠檬酸和K₃[Co(CN)]₆；二、在高温下反应。本发明用于高稳定性的微米级立方体钴基普鲁士蓝类似物的制备。

技术领域

本发明涉及一种普鲁士蓝类似物的制备方法和应用。

背景技术

钴基普鲁士蓝类似物(Co₃[Co(CN)₆]₂)具有与普鲁士蓝类似的结构。因其通常具有较大的比表面积、可调控的孔道结构以及可功能化等特点而受到了广泛关注。并已成功的应用于氢气、甲烷等气体储存、水氧化、电催化、光催化以及磁性材料等领域。钴基普鲁士蓝类似物(Co₃[Co(CN)₆]₂)的形成过程是Co²⁺和[Co(CN)₆]^3-形成沉淀的过程。通常，将可溶性二价钴盐例如：氯化钴和醋酸钴等加入到钴氰化钾(K₃[Co(CN)₆])溶液中即可获得产物。但Co₃[Co(CN)₆]₂溶解度极小，也就是说溶液中Co²⁺和[Co(CN)₆]^3-离子浓度极低时即可产生沉淀，而迅速从水体系中分离。因此通过改变Co²⁺和[Co(CN)₆]^3-的浓度难以降低产物的成核速度，进而也难以实现对产物形貌尺寸以及单分散性的调控。为获得Co₃[Co(CN)₆]₂，也可将钴氰化钾(K₃[Co(CN)₆])为单一钴源，通过[Co(CN)₆]^3-分解得到Co³⁺再将其还原为Co²⁺，从而通过Co²⁺和溶液中剩余[Co(CN)₆]^3-的沉淀获得目标产物。然而，钴氰化钾(K₃[Co(CN)₆])是迄今为止稳定性最高的氰基化合物，其稳定常数高达约10⁶⁰，因此[Co(CN)₆]^3-很难分解。因此，鉴于钴基普鲁士蓝类似物在各个领域的应用价值，开发新的操作简便，可控性强的合成方法将具有较大的现实意义。

目前，以钴氰化钾为单一钴源合成Co₃[Co(CN)₆]₂的常见方法是：反向微乳溶液法，即以环己烷、正戊醇和水组成反向微乳溶液，以十六烷基三甲基溴化胺为表面活性剂，利用高温溶剂热反应合成了钴基普鲁士蓝类似物(Co₃[Co(CN)₆]₂)。

但反向微乳溶液法合成钴基普鲁士蓝类似物(Co₃[Co(CN)₆]₂)的方法有两个比较显著的缺点：一、该方法体系复杂，涉及到三种不同的反应溶剂，每种溶剂的用量改变对产物的形貌都有不同程度的影响，因此体系可控性差，所得产物单分散性也较差，很难得到尺寸形貌均一的产物。另外，由于体系过于复杂实验的重现性也较差，不适合大规模生产。二、该方法所用的环己烷和正戊醇均为有机溶剂，吸入或经皮肤吸收到体内对身体均有伤害，其蒸汽对眼睛、皮肤、粘膜对上呼吸道也都有刺激作用，同时对环境也并不友好。三、该方法合成的Co₃[Co(CN)₆]₂在空气中煅烧时形貌的稳定性较差常出现形貌坍塌，从而影响了产物的性能的循环稳定性。

发明内容