一种以配合物为前驱体的六方管状氧化铟的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以配合物为前驱体的氧化铟六方管及其制备方法，属于无机氧化物半导体材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]环境污染和能源短缺是当前人类遇到的重大挑战，有效的利用太阳能是解决这一难题的重要方法之一。其中以半导体材料作为光催化剂，利用太阳能进行水的裂解、有机污染物的降解等光催化过程是当前有效利用太阳能的重要途径，受到了科学家的广泛关注。在光催化过程中，催化剂性能的优劣是重要的影响因素，因而开发制备稳定、高效的光催化剂是当前的一个研究热点。氧化铟(In2O3)是一种重要的η型半导体材料，具有宽禁带、光学透明性高、导电性高的特点，在气体传感、光催化、太阳能电池以及固态光电子器件等领域具有重要的应用价值。众所周知，材料的结构决定其性质。合成具有不同结构、形貌、尺寸的氧化铟材料是深入研究其性质的前提条件。目前，科学家通过水热或溶剂热法、模板法、微乳液法等方法合成了具有球状、棒状、花状、立方体等不同形貌结构的氧化铟材料。这些合成方法的一般步骤是首先将InCl3等铟盐在一定条件下转化为In(OH)3,然后通过In(OH)3在高温下分解而制得In2O3.此类方法简便易行，但是对于有效控制In2O3的形貌结构仍存在着较大的难度，进一步探索具有新颖形貌结构的In2O3材料的制备方法仍然具有重要的科学及实践意义。
[0003]由金属离子和有机配体通过配位作用构筑而成的配合物具有结构可调控性强、易于合成制备且在催化、气体存储等多方面具有优良的性能而备受关注。近几年，科学家不断报道了将传统块体的配合物制备成具有各种形貌结构的微米或纳米颗粒的研究成果。受此启发，通过控制反应条件合成具有特定形貌的配合物微米或纳米颗粒，并以此作为前驱体通过高温热解并严格控制升温速率可以制备具有特定新颖形貌的氧化物材料。配合物在热解过程中会失去碳氢等组分，但其结构形貌可以保持不变。通过这一方法可以有效的控制材料的形貌结构因而受到越来越多的关注。
【发明内容】
[0004]现有技术难以有效控制氧化铟的形貌结构，针对这一缺陷，本发明提供一种以铟(III)-对苯二甲酸配合物为前驱体，通过热解制备具有六方管状结构的氧化铟的方法，以改善现有技术在氧化铟材料形貌调控方面的不足之处。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种以配合物为前驱体的六方管状氧化铟的制备方法，包括以下步骤:
1)称取五水合硝酸铟并溶解于N，N二甲基甲酰胺(DMF)中，配制成0.05-0.25摩尔/升的溶液1ml;
2)称取对苯二甲酸并溶于DMF中，配制成0.05-0.25摩尔/升的溶液1ml；
3)将上述步骤I和步骤2所得溶液混合，并在50°C下搅拌10-30分钟，得到乳白色浑浊液；
4)将所得乳白色浊液用离心机离心分离，在转速3000-4000转/分钟条件下离心5分钟后，移去离心管中无色溶液，得到乳白色沉淀产物；
5)分别用DMF和去离子水超声清洗获得的乳白色沉淀产物并在80°C下烘干，制得铟(I II)-对苯二甲酸配合物；
6)将步骤5所得铟(III)-对苯二甲酸配合物转移至坩祸中，放入马弗炉中，以1-2°C/分钟的升温速率缓慢升温至400-500°C，并在对应温度下下加热40-80分钟得到淡黄色粉末状产物，即为六方管状氧化铟。
[0006]本发明的有益效果:
(1)本发明提供了一种新型氧化铟材料的制备方法，即以相应配合物为前驱体进行热解，本方法通过调控配合物前驱体的形貌结构控制氧化物的形貌结构，有利于制备具有新颖形貌的氧化铟；
(2)本发明制备的产物为六方管状的氧化铟，产物形貌新颖，尺寸均匀；
(3)本发明制备的氧化铟具有良好的紫外可见光吸收性能；
(4)本发明制备的氧化铟对4-氯苯酚表现出良好的光催化降解性能；
本发明的制备仅需实验室常用的普通设备，不需专用设备，工艺过程简便易行。
【附图说明】
[0007]图1为本发明方法所制备的铟(III)-对苯二甲酸配合物前驱体用日本日立Hitach1-SU8020场发射扫描电子显微镜观察后拍摄的扫描电镜(SEM)照片；
图2为本发明方法所制备的氧化铟用日本日立Hitach1-SU8020场发射扫描电子显微镜观察后拍摄的扫描电镜(SEM)照片；
图3是本发明方法所制备的氧化铟的X射线衍射(XRD)图；
图4是本发明方法所制备的氧化铟用日本Shimadzu UV-3101PC型紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)测试所得的紫外可见吸收光谱图；
图5是本发明方法所制备的氧化铟对4-氯苯酚的光降解曲线图。
【具体实施方式】
下面通过具体实施实例并结合附图对本发明的内容作进一步详细说明，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
[0008]实施例1
首先称取五水合硝酸铟并溶解于DMF中，配制成浓度为0.05摩尔每升的溶液10ml。再称取对苯二甲酸并溶解于DMF中，配制成浓度为0.05摩尔每升的溶液10ml。然后将上述两种溶液混合并于50°C下搅拌20分钟，得到乳白色混浊液。将上述浊液在3000转/分钟条件下离心10分钟后，移去离心管中无色溶液，得到乳白色沉淀产物，即为铟(III)-对苯二甲酸配合物。先后使用DMF和去离子水超声清洗获得的沉淀产物三次并在80°C下烘干。将烘干后的配合物转移至坩祸中并放入马弗炉。以1°C/分钟的升温速率从室温缓慢升温至500°C并保温50分钟，自然降温至室温得到淡黄色粉末，即为六方管状的氧化铟产品。
[0009]实施例2 首先称取五水合硝酸铟并溶解于DMF中，配制成浓度为0.1摩尔每升的溶液1ml。再称取对苯二甲酸并溶解于DMF中，配制成浓度为0.1摩尔每升的溶液10ml。然后将上述两种溶液混合并于50°C下搅拌30分钟，得到乳白色混浊液。将上述浊液在4000转/分钟条件下离心15分钟后，移去离心管中无色溶液，得到乳白色沉淀产物，即为铟(III)-对苯二甲酸配合物。先后使用DMF和去离子水超声清洗获得的沉淀产物三次并在80°C下烘干。将烘干后的配合物转移至坩祸中并放入马弗炉。以2°C/分钟的升温速率从室温缓慢升温至400°C并保温80分钟，自然降温至室温得到淡黄色粉末，即为六方管状的氧化铟产品。
[0010]实施例3
首先称取五水合硝酸铟并溶解于DMF中，配制成浓度为0.2摩尔每升的溶液1ml。再称取对苯二甲酸并溶解于DMF中，配制成浓度为0.2摩尔每升的溶液10ml。然后将上述两种溶液混合并于50°C下搅拌30分钟，得到乳白色混浊液。将上述浊液在4000转/分钟条件下离心15分钟后，移去离心管中无色溶液，得到乳白色沉淀产物，即为铟(III)-对苯二甲酸配合物。先后使用DMF和去离子水超声清洗获得的沉淀产物三次并在80°C下烘干。将烘干后的配合物转移至坩祸中并放入马弗炉。以2°C/分钟的升温速率从室温缓慢升温至500°C并保温60分钟，自然降温至室温得到淡黄色粉末，即为六方管状的氧化铟产品。
[0011]实施例4
本发明方法所制备的氧化铟的光催化性能评价。
[0012]本发明方法所制备的氧化铟光催化剂的催化性能是通过在模拟紫外可见光下，采用样品降解4-氯苯酚的情况进行评价的。具体步骤如下:首先分别称取50mg所制备的氧化铟样品，加入到10ml浓度为25mg/L的4-氯苯酚溶液中并超声5分钟以分散均匀。将上述混合溶液在避光状态下搅拌10分钟，然后转移到300瓦氙灯光催化反应器中，打开氙灯并不断搅拌。每隔30分钟用移液枪取1.0ml到离心管中，离心后测试其紫外吸收光谱。附图5为本发明所制备样品在模拟紫外可见光下对4-氯苯酚的降解效果图。
【主权项】
1.一种六方管状氧化铟的制备方法，其特征在于制备方法的步骤如下: 1)称取五水合硝酸铟并溶解于N，N二甲基甲酰胺(DMF)中，配制成0.05-0.25摩尔/升的溶液1ml; 2)称取对苯二甲酸并溶于DMF中，配制成0.05-0.25摩尔/升的溶液1ml; 3)将上述步骤I和步骤2所得溶液混合，并在50°C下搅拌10-30分钟，得到乳白色浑浊液； 4)将所得乳白色浊液用离心机离心分离，在转速3000-4000转/分钟条件下离心5分钟后，移去离心管中无色溶液，得到乳白色沉淀产物； 5)分别用DMF和去离子水超声清洗获得的乳白色沉淀产物并在80°C下烘干，制得铟(I II)-对苯二甲酸配合物； 6)将步骤5所得铟(III)-对苯二甲酸配合物转移至坩祸中，放入马弗炉中，以1-2°C/分钟的升温速率缓慢升温至400-500°C，并在对应温度下下加热40-80分钟得到淡黄色粉末状产物，即为六方管状氧化铟。2.根据权利要求1所述的氧化铟的制备方法，其特征在于，所述氧化铟的制备是以铟(III)-对苯二甲酸配合物为前驱体的。3.根据权利要求1所述的氧化铟的制备方法，其特征在于，所述铟(III)-对苯二甲酸配合物制备中硝酸铟和对苯二甲酸的投料比为1:1，所用溶剂为N，N’_ 二甲基甲酰胺。
【专利摘要】本发明涉及六方管状氧化铟及其制备方法，属于无机氧化物半导体材料制备技术领域。本发明以铟(III)-对苯二甲酸配合物为前驱体制备氧化铟并对其形貌尺寸进行控制。具体步骤如下：首先将硝酸铟和对苯二甲酸混合于N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中进行加热搅拌得到铟(III)-对苯二甲酸配合物。进一步将离心分离、洗涤、干燥后得到铟(III)-对苯二甲酸配合物进行热解即可制得所述氧化铟材料。本发明的优点是制备过程简单易行，可以有效的控制所得氧化铟的形貌结构，所得产品对4-氯苯酚具有良好的降解能力，在污水处理等领域具有良好的应用前景。
【IPC分类】B01J23/08, C01G15/00, B01J35/00
【公开号】CN105668612
【申请号】CN201610144557
【发明人】徐波, 李雪娇, 李志旺, 李村成
【申请人】济南大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月15日