纳米氧化物及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于新型功能材料领域，具体涉及一种氧空位可调的二维Fe2Mo30s纳米氧化物及其制备方法。
【背景技术】
[0002]金属钼酸盐，因其独特的光、电、磁性能，在环境催化、光学材料、磁性材料等领域得到广泛应用，具有不可估量的研究开发价值和市场应用。作为功能材料，其化学组成、微观结构对其性能的影响十分显著。大量研究显示，氧空位结构对这些材料的性能影响十分显著，尤其是作为催化材料，氧空位对其性能影响更为显著。
[0003]为了实现氧空位结构的调变制备，目前采用的制备方法多集中在高温还原法或真空焙烧法，操作过程不仅复杂而且条件苛刻。近年来相关研究表明，离子掺杂法可以实现氧空位构筑。然而，通过离子掺杂，在高能结构表面构筑氧空位还未见报道。
[0004]通常具有高能结构的材料，具有更高的低配位原子密度，比低能结构的材料具有更加优异的物理和化学性能。二维纳米结构材料是一类典型的高能结构材料，具有很高的化学活性，通常具有良好的性能。因此，开发一种有效的合成方法，实现二维结构表面氧空位的调变，具有很高的实用价值。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物，为一种在金属基片上原位生长的具有大量氧空位的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物。
[0006]本发明还提供了一种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的制备方法，在制备的过程中不引入任何模板剂和苛刻条件，通过引入氯化铵，使铁基片在水溶液中以可控的慢速率释放铁离子，铁离子以很低浓度与钼酸盐结合，以动力学生长控制方式，实现二维高能结构制备；同时，在制备的过程中，引入金属离子，在密封的水热条件下，由金属离子与铁离子竞争夺氧，形成氧空位浓度可调的二维铁钼氧化物。
[0007]本发明提供的一种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的制备方法，包括以下步骤:
[0008]a、以去离子水为溶剂，加入氯化铵和钼源或者氯化铵、钼源和金属离子盐，搅拌溶解后，得到混合溶液；
[0009]b、将铁片置于步骤a所得混合溶液中，密封加热反应，然后取出铁片，润洗、干燥，即得氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物。
[0010]步骤a中温度为18-30°c，优选的为25°C ；
[0011]步骤a中所述钼源选自Na2MoO4.2H20;混合溶液中，氯化铵的摩尔浓度为0.01?
2.0mmol/L;钼酸钠的摩尔浓度为0.1?1.0mmol/L;金属离子盐的摩尔浓度为0.0I?
0.20mmol/Lo
[0012]步骤a中所述金属离子盐选自锌源或者镍源，所述锌源选自ZnCl2.4H20，所述镍源选自 NiCl2.6H20o
[0013]步骤b中，铁片为20#铁片；
[0014]步骤b中，混合溶液的体积与铁片的表面积之比为:10?40mL/cm2;
[0015]步骤b中，所述加热反应具体是:30?80 °C反应老化12?72h。
[0016]步骤b中，所述润洗具体为:用去离子水润洗的次数为5?6次，所述干燥具体为:室温干燥20-36h。
[0017]本发明提供的一种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物，采用上述方法制备。
[0018]与现有技术相比，本发明提供的制备方法工艺简单，合成条件温和，生产成本低，容易操作;不引入任何有机模板剂，无污染、零排放;所合成的氧空位可调的二维铁钼氧化物，同时具有二维高能结构和浓度可调的氧空位。
【附图说明】
[0019]图1a为实施例1制备的氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的SEM图；
[0020]图1b为实施例2制备的氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的SEM图；
[0021 ]图1c为实施例4制备的氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的SEM图；
[0022]图2为实施例1、2和4制备的氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的XRD图；a为实施例I的XRD图4为实施例2的XRD图；c为实施例4的XRD图；
[0023]图3为实施例1、2和4制备的氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的OIs的XPS图；其中:a为实施例1制备的样品;13为实施例2制备的样品；c为实施例4制备的样品。
【具体实施方式】
[0024]下面通过实施例对本发明作进一步描述。
[0025]实施例1
[0026]一种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的制备方法，包括以下步骤:
[0027](I)将氯化铵、Na2MoO4.2H20溶解到去离子水中，得到氯化铵、钼酸钠浓度分别为
0.0lmmol/L和0.lmmol/L的混合溶液；
[0028](2)移取40mL该混合溶液至10mL密封反应器中；随后将一表面积为4cm2的20#铁片也放入该反应器中，放入水浴锅中，调节水浴温度50°C，放置60h，随后取出，用去离子水润洗的次数为5次，室温干燥的时间为24h，在铁片表面即得到一层致密二维Fe2Mo3O8纳米氧化物。
[0029]由图1a可知，所制备的铁钼氧化物为二维片状结构，厚度约为20nm;由图2中a所示的XRD可知，所合成的产品为Fe2Mo3O8复合氧化物；由图3中a所示01 s的XPS分析可知，所合成的产品具有较低的吸附氧含量(0ads/0iatt = 0.17)，对应较低的氧空位浓度。
[0030]实施例2
[0031 ] 一种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的制备方法，包括以下步骤:
[0032](I)将氯化铵、Na2MoO4.2H20、ZnCl2.4H20溶解到去离子水中，得氯化铵、钼酸钠、氯化锌浓度分别为2.0mmol/L、1.0mmol/L和0.20mmol/L混合溶液；
[0033](2)移取40mL该混合溶液至10mL密封反应器中；随后将一表面积为Icm2的20#铁片也放入该反应器中，放入水浴锅中，调节水浴温度致30°C，放置12h，随后取出用去离子水润洗的次数为6次，室温干燥的时间为24h，在铁基片表面即得到一层致密六边形二维Fe2Mo308纳米氧化物。
[0034]由图1b可知，所制备的铁钼氧化物为六边形二维片状结构，厚度约为60nm;由图2中b所示的XRD可知，所合成的产品为Fe2Mo3O8复合氧化物；由图3中b所示01 s的XPS分析可知，所合成的产品具有较低的吸附氧含量(0ads/0iatt = 0.55)，对应较高的氧空位浓度。
[0035]实施例3
[0036]一种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的制备方法，包括以下步骤:
[0037](I)将氯化铵、Na2MoO4.2H20、ZnCl2.4H20溶解到去离子水中，得氯化铵、钼酸钠、氯化锌浓度分别为0.01mmol/L、0.lmmol/L和0.0lmmol/L的混合溶液；
[0038](2)移取40mL该混合溶液至10mL密封反应器中；随后将一表面积为2cm2的20#铁片也放入该反应器中，放入水浴锅中，调节水浴温度致60°C，放置反应50h，随后取出用去离子水润洗的次数为5?6次，室温干燥的时间为30h，在铁基片表面也可获得一层厚度为80nm六边形二维Fe2Mo3O8纳米氧化物。
[0039]实施例4
[0040]—种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的制备方法，包括以下步骤:
[0041 ] (I)将氯化铵、Na2MoO4.2H20,NiCl2.6H20溶解到去离子水中，得氯化铵、钼酸钠、氯化镍浓度分别为2.0mmol/L、1.0mmol/L和0.20mmol/L的混合溶液；
[0042](2)移取40mL该混合溶液至10mL密封反应器中；随后将一表面积为Icm2的20#铁片也放入该反应器中，放入水浴锅中，调节水浴温度致40°C，放置50h，随后取出用去离子水润洗的次数为5?6次，室温干燥的时间为30h，在铁片表面即得到一层片状结构组成的纳米花二维Fe2Mo308纳米氧化物。
[0043]由图1c可知，所制备的铁钼氧化物为六边形二维片状结构，厚度约为30nm;由图2中c所示的XRD可知，所合成的产品为Fe2Mo3O8复合氧化物；由图3中c所示01 s的XPS分析可知，所合成的产品具有较低的吸附氧含量(0ads/0iatt = 0.61)，对应很高的氧空位浓度。
[0044]实施例5
[0045]—种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物的制备方法，包括以下步骤:
[0046](I)将氯化铵、Na2MoO4.2H20,NiCl2.6H20溶解到去离子水中，得氯化铵、钼酸钠、氯化镍浓度分别为0.01mmol/L、0.lmmol/L和0.0lmmol/L的混合溶液；
[0047](2)移取40mL该混合溶液至10mL密封反应器中；随后将一表面积为2cm2的20#铁片也放入该反应器中，放入水浴锅中，调节水浴温度致80°C，放置72h，随后取出用去离子水润洗的次数为5?6次，室温干燥的时间为36h，在铁基片表面即得到一层厚度为40nm片状结构组成的纳米花二维Fe2Mo3O8纳米氧化物。
【主权项】
1.一种氧空位可调的二维Fe2Mo30s纳米氧化物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤: a、以去离子水为溶剂，加入氯化铵和钼源或者氯化铵、钼酸钠和金属离子盐，搅拌溶解后，得到混合溶液； b、将铁片置于步骤a所得混合溶液中，密封加热反应，然后取出铁片，润洗、干燥，即得氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中所述钼源选自Na2MoO4.2H20。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤a中混合溶液中，氯化铵的摩尔浓度为0.01?2.01111]101凡;钼酸钠的摩尔浓度为0.1?1.0mmol/L。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤a中混合溶液中，金属离子盐的摩尔浓度为0.01?0.20mmol/L。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤a中所述金属离子盐选自锌源或者镍源。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述锌源选自ZnCl2.4H20o7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述镍源选自NiCl2.6H20o8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，混合溶液的体积与铁片的表面积之比为:10?40mL/Cm209.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述加热反应具体是:30?80°C反应老化12?72h。10.一种氧空位可调的二维Fe2Mo30s纳米氧化物，其特征在于，采用权利要求1_9任一项所述的制备方法制备得到。
【专利摘要】本发明提供了一种氧空位可调的二维Fe2Mo3O8纳米氧化物及其制备方法，制备得到利用动力学控制生长的二维Fe2Mo3O8，Oads/Olatt之比在0.17～0.61范围内可调。与现有技术相比，本发明提供的制备方法工艺简单，合成条件温和，生产成本低，容易操作；不引入任何有机模板剂，无污染、零排放；所合成的氧空位可调的二维铁钼氧化物，同时具有二维高能结构和浓度可调的氧空位。
【IPC分类】C01G49/00, B82Y40/00
【公开号】CN105712406
【申请号】CN201610211193
【发明人】杨仁春, 刘琪, 任超
【申请人】安徽工程大学