本发明属于微/纳米材料技术领域,具体涉及“一种制备新型钼酸镉纳/微晶体的方法”。利用高分子滤膜控制合成。通过高分子滤膜交织的网状结构均匀分布溶液,通过高分子滤膜的表面张力控制晶体生长取向,共同控制合成边长/直径约为几百纳米到几微米的钼酸镉纳/微晶体。为无机合成提供了一种新的合成途径。产物具有较好的光催化性能,低浓度的催化剂,在紫外光照射下,短时间内即可将较高浓度的染料降解完毕,并且催化剂可以回收利用。
1.一种钼酸镉纳/微晶体的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:(1)将市售高分子(PVDF)滤膜用蒸馏水简单清洗后,晾干,装入反应装置,形成中间为高分子滤膜,左右为溶液的隔离体系;(2)分别量取20xa0mlxa00.010-0.100mol/Lxa0Na₂MoO₄xa0溶液和20xa0mlxa00.010-0.1mol/Lxa0CdSO₄溶液,分别置于高分子滤膜的两侧,组成隔膜传输反应装置;(3)利用注射器向含Na₂MoO₄溶液的一侧通气,控制含Na₂MoO₄溶液的一侧压力,使得其稍大于含CdSO₄溶液一侧的压力;(4)Na₂MoO₄溶液在压力作用下通过高分子滤膜缓慢流到另一侧,与CdSO₄溶液发生均相沉淀反应,生成白色沉淀;(5)xa0在室温下反应1-3天,将CdSO₄一侧的产物用去离子水洗涤离心两次,用无水乙醇洗涤离心三次,以便除去反应残留物,最后将产物保存在无水乙醇中待用。技术领域
本发明属于微/纳米材料技术领域,具体涉及一种新型钼酸镉纳/微晶体的制备方法。
背景技术
金属钼酸盐具有独特的晶体结构和物理性质,使得它们在很多领域都存在着潜在的应用价值,如荧光材料、光致发光材料、催化剂、激发施主材料、抗菌材料、微波器件等,因此,人们对金属钼酸盐的研究兴趣越来越浓厚。研究发现钼酸镉(xa0CdMoO₄)具有优良的光学、化学和电子结构。白钨矿结构的钼酸镉还具有一些独特的性质,如电子激励真空紫外同步辐射、压力诱导的相变、¹¹¹Cd和¹¹³Cd自旋晶格弛豫等。并且作为一种功能材料钼酸镉广泛应用于各个领域,如光致发光物质领域、微波行业和工业催化领域等。钼酸镉是一种禁带宽度为3.25xa0eV的直接宽带半导体,是一种很有潜力的光催化剂,可以用于有机染料的光降解。由于半导体纳米材料的形貌、晶粒尺寸和结晶度会直接影响材料的光催化性能,所以不同形貌xa0CdMoO4xa0的制备及光催化性能研究越来越受到关注。Ren等用低温水热法可控合成了具有特殊荧光性能的CdMoO4粉体。Liaoxa0等利用水热法合成了球状形貌xa0CdMoO4微晶。Jiang等采用水热法制备了CdMoO4纳米颗粒,并研究了不同前驱体对其形貌的影响。Gongxa0等利用微乳辅助水热法,合成了正八面体xa0CdMoO4微晶。Wang等采用沉淀法,在室温下,引入NaCl和表面活性剂,制备了具有空心结构和核壳结构的CdMoO4,并研究该结构的CdMoO4对罗丹明Bxa0(xa0Rh.Bxa0)xa0的光降解性能。Zhou等采用沉淀法,在40°C下,制备了CdMoO4微球,结果发现所制备的微球对Rh.B有优异的光降解性能。虽然以上方法均可以得到结晶良好的CdMoO4,但是存在反应时间长、温度高、能耗高等缺点。因而,寻找简单、温和、高收益、且对环境无害的方法来合成CdMoO4微、纳米晶,并且探索其光催化降解有机染料的性能,仍是研究者关注的热点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种反应条件温和、产率高、无环境污染、成本低廉的新型钼酸镉纳/微晶体的制备方法。该方法利用高分子滤膜合成钼酸镉多面体微晶,具有反应条件温和(室温下进行即可)、不需要添加表面活性剂、装置简单、产量高等优点。本发明制备获得的钼酸镉纳/微晶体,利用高分子滤膜控制合成。通过高分子滤膜交织的网状结构均匀分布溶液,通过高分子滤膜的表面张力控制晶体生长取向,共同控制合成边长/直径约为几百纳米到几微米的钼酸镉纳/微晶体。本发明提出的钼酸镉纳/微晶体的制备方法,具体步骤如下:(1)将市售高分子(PVDF)滤膜用蒸馏水简单清洗后,晾干,装入反应装置,形成中间为高分子滤膜,左右为溶液的隔离体系;(2)分别量取20xa0mlxa00.010-0.100mol/Lxa0Na₂MoO₄xa0溶液和20xa0mlxa00.010-0.1mol/Lxa0CdSO₄溶液,分别置于高分子滤膜的两侧,组成隔膜传输反应装置;(3)利用注射器向含Na₂MoO₄溶液的一侧通气,控制含Na₂MoO₄溶液的一侧压力,使得其稍大于含CdSO₄溶液一侧的压力;(4)Na₂MoO₄溶液在压力作用下通过高分子滤膜缓慢流到另一侧,与CdSO₄溶液发生均相沉淀反应,生成白色沉淀;(5)xa0在室温下反应1-3天,将CdSO₄一侧的产物用去离子水洗涤离心两次,用无水乙醇洗涤离心三次,以便除去反应残留物,最后将产物保存在无水乙醇中待用。所述的高分子(PVDF)滤膜,为高分子微孔滤膜,因其孔径非常小(0.22μm),在此起到了控制流速、使溶液均匀分布的作用,非常有利于钼酸镉在沉淀过程中发生晶型沉淀;高分子滤膜的表面张力起到了类似表面活性剂的作用,控制了晶体生长取向。本发明所得钼酸镉样品用扫描电子显微镜(SEM)观察,发现产物形貌为球形和多面体,当溶液浓度为0.100mol/L时产物形貌为球形,当反应物浓度为0.010mol/L时,产物形貌为椭圆形多面体。从X射线粉末衍射(XRD)图谱中可知,上述产物的图谱中无杂峰出现,说明产物为纯的白钨矿结构钼酸镉。该技术方案的应用及有益效果:用此半导体微/纳米材料作催化剂,在紫外光照射下,光催化降解有机染料Rh.B,催化剂浓度为0.25g/L,染料浓度为5.0mg/L,紫外光照射100min,Rh.B即可达到100%的降解率。本发明的优点在于:1.高分子滤膜可以起到控制溶液流速并均匀分布溶液的作用,使得晶型沉淀得以产生;高分子滤膜的表面张力可以控制晶体生长取向;高分子滤膜法为无机合成提供了一种新的合成途径。2.反应条件温和,常温下进行即可;无添加剂,不会造成环境污染;装置简单,可操作性强。3.成本低廉,产物形貌易控,纯度高,结晶度好且产物处理方便简洁,适合于大规模工业生产。4.产物具有较好的光催化性能,低浓度的催化剂,在紫外光照射下,短时间内即可将较高浓度的染料降解完毕,并且催化剂可以回收利用。
附图说明
图1为实施例1中产物形貌图;图2为实施例2中产物形貌图;图3为实施例3中产物形貌图;图4为施例1、2中产物X射线粉末衍射图谱;图5为实施例xa01、2中产物作催化剂,紫外光照射下,不同时间Rh.B吸光度曲线图。
具体实施方式
下面通过实例进一步说明本发明技术方案。实施例1:(1)将市售高分子(PVDF)滤膜用蒸馏水简单清洗后,晾干,装入反应装置,形成中间为高分子滤膜,左右为溶液的隔离体系。(2)分别量取20xa0mlxa00.010mol/Lxa0Na₂MoO₄溶液和20xa0mlxa00.010mol/Lxa0CdSO₄溶液,分别置于高分子滤膜的两侧,组成隔膜传输反应装置。(3)利用注射器向含Na₂MoO₄溶液的一侧通气,控制含Na₂MoO₄溶液的一侧压力,使得其稍大于含CdSO₄溶液一侧的压力。(4)Na₂MoO₄溶液在压力作用下通过高分子滤膜缓慢流到另一侧,与CdSO₄溶液发生均相沉淀反应,生成白色沉淀。xa0(5)xa0在室温下反应2天,将CdSO₄一侧的产物用去离子水洗涤离心两次,用无水乙醇洗涤离心三次,以便除去反应残留物,最后将产物保存在无水乙醇中待用。(6)将上述产物用扫描电镜进行表征,可以看出产物为椭球形多面体微晶,边长为几百纳米到几微米,如图1所示;将产物用X射线粉末衍射仪进行表征,产物的XRD图谱如图4所示,为白钨矿结构的钼酸镉。(7)用上述产物作催化剂(0.25g/L),在紫外光照射下,催化降解有机染料Rh.B(5.0mg/L),紫外光照射100min,xa0Rh.B即可达到100%的降解率,随着时间的推移Rh.B的吸光度曲线变化如图5所示。实施例2:(1)将市售高分子(PVDF)滤膜用蒸馏水简单清洗后,晾干,装入反应装置,形成中间为高分子滤膜,左右为溶液的隔离体系。(2)分别量取20xa0mlxa00.010mol/Lxa0Na₂MoO₄溶液和20xa0mlxa00.010mol/Lxa0CdSO₄溶液,分别置于高分子滤膜的两侧,组成隔膜传输反应装置。(3)利用注射器向含Na₂MoO₄溶液的一侧通气,控制含Na₂MoO₄溶液的一侧压力,使得其稍大于含CdSO₄溶液一侧的压力。(4)Na₂MoO₄溶液在压力作用下通过高分子滤膜缓慢流到另一侧,与CdSO₄溶液发生均相沉淀反应,生成白色沉淀。xa0(5)xa0在室温下反应2天,将CdSO₄一侧的产物用去离子水洗涤离心两次,用无水乙醇洗涤离心三次,以便除去反应残留物,最后将产物保存在无水乙醇中待用。(6)将上述产物用扫描电镜进行表征,可以看出产物为椭球形多面体微晶,边长为几百纳米到几微米,如图2所示;将产物用X射线粉末衍射仪进行表征,产物的XRD图谱如图4所示,为白钨矿结构的钼酸镉。(7)用上述产物作催化剂(0.25g/L),在紫外光照射下,催化降解有机染料Rh.B(5.0mg/L),紫外光照射100min,xa0Rh.B即可达到100%的降解率,随着时间的推移Rh.B的吸光度曲线变化如图5所示。实施例3:(1)将市售高分子(PVDF)滤膜用蒸馏水简单清洗后,晾干,装入反应装置,形成中间为高分子滤膜,左右为溶液的隔离体系。(2)分别量取20xa0mlxa00.100mol/Lxa0Na₂MoO₄溶液和20xa0mlxa00.100mol/Lxa0CdSO₄溶液,分别置于高分子滤膜的两侧,组成隔膜传输反应装置。(3)利用注射器向含Na₂MoO₄溶液的一侧通气,控制含Na₂MoO₄溶液的一侧压力,使得其稍大于含CdSO₄溶液一侧的压力。(4)Na₂MoO₄溶液在压力作用下通过高分子滤膜缓慢流到另一侧,与CdSO₄溶液发生均相沉淀反应,生成白色沉淀。xa0(5)xa0在室温下反应2天,将CdSO₄一侧的产物用去离子水洗涤离心两次,用无水乙醇洗涤离心三次,以便除去反应残留物,最后将产物保存在无水乙醇中待用。(6)将上述产物用扫描电镜进行表征,可以看出产物为球形微晶,直径为几微米,如图3所示;将产物用X射线粉末衍射仪进行表征,产物的XRD图谱如图4所示,为白钨矿结构的钼酸镉。(7)用上述产物作催化剂(0.25g/L),在紫外光照射下,催化降解有机染料Rh.B(5.0mg/L),紫外光照射100min,xa0Rh.B即可达到100%的降解率,随着时间的推移Rh.B的吸光度曲线变化如图5所示。