納米氧化物及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于新型功能材料領域，具體涉及一種氧空位可調的二維Fe2Mo30s納米氧化物及其制備方法。
【背景技術】
[0002]金屬鉬酸鹽，因其獨特的光、電、磁性能，在環境催化、光學材料、磁性材料等領域得到廣泛應用，具有不可估量的研究開發價值和市場應用。作為功能材料，其化學組成、微觀結構對其性能的影響十分顯著。大量研究顯示，氧空位結構對這些材料的性能影響十分顯著，尤其是作為催化材料，氧空位對其性能影響更為顯著。
[0003]為了實現氧空位結構的調變制備，目前采用的制備方法多集中在高溫還原法或真空焙燒法，操作過程不僅復雜而且條件苛刻。近年來相關研究表明，離子摻雜法可以實現氧空位構筑。然而，通過離子摻雜，在高能結構表面構筑氧空位還未見報道。
[0004]通常具有高能結構的材料，具有更高的低配位原子密度，比低能結構的材料具有更加優異的物理和化學性能。二維納米結構材料是一類典型的高能結構材料，具有很高的化學活性，通常具有良好的性能。因此，開發一種有效的合成方法，實現二維結構表面氧空位的調變，具有很高的實用價值。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物，為一種在金屬基片上原位生長的具有大量氧空位的二維Fe2Mo3O8納米氧化物。
[0006]本發明還提供了一種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的制備方法，在制備的過程中不引入任何模板劑和苛刻條件，通過引入氯化銨，使鐵基片在水溶液中以可控的慢速率釋放鐵離子，鐵離子以很低濃度與鉬酸鹽結合，以動力學生長控制方式，實現二維高能結構制備；同時，在制備的過程中，引入金屬離子，在密封的水熱條件下，由金屬離子與鐵離子競爭奪氧，形成氧空位濃度可調的二維鐵鉬氧化物。
[0007]本發明提供的一種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0008]a、以去離子水為溶劑，加入氯化銨和鉬源或者氯化銨、鉬源和金屬離子鹽，攪拌溶解后，得到混合溶液；
[0009]b、將鐵片置于步驟a所得混合溶液中，密封加熱反應，然后取出鐵片，潤洗、干燥，即得氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物。
[0010]步驟a中溫度為18-30°c，優選的為25°C ；
[0011]步驟a中所述鉬源選自Na2MoO4.2H20;混合溶液中，氯化銨的摩爾濃度為0.01?
2.0mmol/L;鉬酸鈉的摩爾濃度為0.1?1.0mmol/L;金屬離子鹽的摩爾濃度為0.0I?
0.20mmol/Lo
[0012]步驟a中所述金屬離子鹽選自鋅源或者鎳源，所述鋅源選自ZnCl2.4H20，所述鎳源選自 NiCl2.6H20o
[0013]步驟b中，鐵片為20#鐵片；
[0014]步驟b中，混合溶液的體積與鐵片的表面積之比為:10?40mL/cm2;
[0015]步驟b中，所述加熱反應具體是:30?80 °C反應老化12?72h。
[0016]步驟b中，所述潤洗具體為:用去離子水潤洗的次數為5?6次，所述干燥具體為:室溫干燥20-36h。
[0017]本發明提供的一種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物，采用上述方法制備。
[0018]與現有技術相比，本發明提供的制備方法工藝簡單，合成條件溫和，生產成本低，容易操作;不引入任何有機模板劑，無污染、零排放;所合成的氧空位可調的二維鐵鉬氧化物，同時具有二維高能結構和濃度可調的氧空位。
【附圖說明】
[0019]圖1a為實施例1制備的氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的SEM圖；
[0020]圖1b為實施例2制備的氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的SEM圖；
[0021 ]圖1c為實施例4制備的氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的SEM圖；
[0022]圖2為實施例1、2和4制備的氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的XRD圖；a為實施例I的XRD圖4為實施例2的XRD圖；c為實施例4的XRD圖；
[0023]圖3為實施例1、2和4制備的氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的OIs的XPS圖；其中:a為實施例1制備的樣品;13為實施例2制備的樣品；c為實施例4制備的樣品。
【具體實施方式】
[0024]下面通過實施例對本發明作進一步描述。
[0025]實施例1
[0026]一種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0027](I)將氯化銨、Na2MoO4.2H20溶解到去離子水中，得到氯化銨、鉬酸鈉濃度分別為
0.0lmmol/L和0.lmmol/L的混合溶液；
[0028](2)移取40mL該混合溶液至10mL密封反應器中；隨后將一表面積為4cm2的20#鐵片也放入該反應器中，放入水浴鍋中，調節水浴溫度50°C，放置60h，隨后取出，用去離子水潤洗的次數為5次，室溫干燥的時間為24h，在鐵片表面即得到一層致密二維Fe2Mo3O8納米氧化物。
[0029]由圖1a可知，所制備的鐵鉬氧化物為二維片狀結構，厚度約為20nm;由圖2中a所示的XRD可知，所合成的產品為Fe2Mo3O8復合氧化物；由圖3中a所示01 s的XPS分析可知，所合成的產品具有較低的吸附氧含量(0ads/0iatt = 0.17)，對應較低的氧空位濃度。
[0030]實施例2
[0031 ] 一種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0032](I)將氯化銨、Na2MoO4.2H20、ZnCl2.4H20溶解到去離子水中，得氯化銨、鉬酸鈉、氯化鋅濃度分別為2.0mmol/L、1.0mmol/L和0.20mmol/L混合溶液；
[0033](2)移取40mL該混合溶液至10mL密封反應器中；隨后將一表面積為Icm2的20#鐵片也放入該反應器中，放入水浴鍋中，調節水浴溫度致30°C，放置12h，隨后取出用去離子水潤洗的次數為6次，室溫干燥的時間為24h，在鐵基片表面即得到一層致密六邊形二維Fe2Mo308納米氧化物。
[0034]由圖1b可知，所制備的鐵鉬氧化物為六邊形二維片狀結構，厚度約為60nm;由圖2中b所示的XRD可知，所合成的產品為Fe2Mo3O8復合氧化物；由圖3中b所示01 s的XPS分析可知，所合成的產品具有較低的吸附氧含量(0ads/0iatt = 0.55)，對應較高的氧空位濃度。
[0035]實施例3
[0036]一種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0037](I)將氯化銨、Na2MoO4.2H20、ZnCl2.4H20溶解到去離子水中，得氯化銨、鉬酸鈉、氯化鋅濃度分別為0.01mmol/L、0.lmmol/L和0.0lmmol/L的混合溶液；
[0038](2)移取40mL該混合溶液至10mL密封反應器中；隨后將一表面積為2cm2的20#鐵片也放入該反應器中，放入水浴鍋中，調節水浴溫度致60°C，放置反應50h，隨后取出用去離子水潤洗的次數為5?6次，室溫干燥的時間為30h，在鐵基片表面也可獲得一層厚度為80nm六邊形二維Fe2Mo3O8納米氧化物。
[0039]實施例4
[0040]—種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0041 ] (I)將氯化銨、Na2MoO4.2H20,NiCl2.6H20溶解到去離子水中，得氯化銨、鉬酸鈉、氯化鎳濃度分別為2.0mmol/L、1.0mmol/L和0.20mmol/L的混合溶液；
[0042](2)移取40mL該混合溶液至10mL密封反應器中；隨后將一表面積為Icm2的20#鐵片也放入該反應器中，放入水浴鍋中，調節水浴溫度致40°C，放置50h，隨后取出用去離子水潤洗的次數為5?6次，室溫干燥的時間為30h，在鐵片表面即得到一層片狀結構組成的納米花二維Fe2Mo308納米氧化物。
[0043]由圖1c可知，所制備的鐵鉬氧化物為六邊形二維片狀結構，厚度約為30nm;由圖2中c所示的XRD可知，所合成的產品為Fe2Mo3O8復合氧化物；由圖3中c所示01 s的XPS分析可知，所合成的產品具有較低的吸附氧含量(0ads/0iatt = 0.61)，對應很高的氧空位濃度。
[0044]實施例5
[0045]—種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物的制備方法，包括以下步驟:
[0046](I)將氯化銨、Na2MoO4.2H20,NiCl2.6H20溶解到去離子水中，得氯化銨、鉬酸鈉、氯化鎳濃度分別為0.01mmol/L、0.lmmol/L和0.0lmmol/L的混合溶液；
[0047](2)移取40mL該混合溶液至10mL密封反應器中；隨后將一表面積為2cm2的20#鐵片也放入該反應器中，放入水浴鍋中，調節水浴溫度致80°C，放置72h，隨后取出用去離子水潤洗的次數為5?6次，室溫干燥的時間為36h，在鐵基片表面即得到一層厚度為40nm片狀結構組成的納米花二維Fe2Mo3O8納米氧化物。
【主權項】
1.一種氧空位可調的二維Fe2Mo30s納米氧化物的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: a、以去離子水為溶劑，加入氯化銨和鉬源或者氯化銨、鉬酸鈉和金屬離子鹽，攪拌溶解后，得到混合溶液； b、將鐵片置于步驟a所得混合溶液中，密封加熱反應，然后取出鐵片，潤洗、干燥，即得氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a中所述鉬源選自Na2MoO4.2H20。3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟a中混合溶液中，氯化銨的摩爾濃度為0.01?2.01111]101凡;鉬酸鈉的摩爾濃度為0.1?1.0mmol/L。4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟a中混合溶液中，金屬離子鹽的摩爾濃度為0.01?0.20mmol/L。5.根據權利要求1或4所述的制備方法，其特征在于，步驟a中所述金屬離子鹽選自鋅源或者鎳源。6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鋅源選自ZnCl2.4H20o7.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述鎳源選自NiCl2.6H20o8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟b中，混合溶液的體積與鐵片的表面積之比為:10?40mL/Cm209.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述加熱反應具體是:30?80°C反應老化12?72h。10.一種氧空位可調的二維Fe2Mo30s納米氧化物，其特征在于，采用權利要求1_9任一項所述的制備方法制備得到。
【專利摘要】本發明提供了一種氧空位可調的二維Fe2Mo3O8納米氧化物及其制備方法，制備得到利用動力學控制生長的二維Fe2Mo3O8，Oads/Olatt之比在0.17～0.61范圍內可調。與現有技術相比，本發明提供的制備方法工藝簡單，合成條件溫和，生產成本低，容易操作；不引入任何有機模板劑，無污染、零排放；所合成的氧空位可調的二維鐵鉬氧化物，同時具有二維高能結構和濃度可調的氧空位。
【IPC分類】C01G49/00, B82Y40/00
【公開號】CN105712406
【申請號】CN201610211193
【發明人】楊仁春, 劉琪, 任超
【申請人】安徽工程大學