色子状类普鲁士蓝纳米粒子的制备方法及其应用

技术领域

本发明纳米材料制备技术领域，具体涉及色子状类普鲁士蓝纳米粒子的制备方法及其应用。

背景技术

普鲁士蓝(Prussian blue，Fe

目前，用于制备纳米材料的原料价格昂贵，制备过程复杂，制备条件苛刻；

且现有应用于硝基爆炸物的还原体系多为有机相体系，如DMF(二甲基甲酰胺)，不利于水相环境治理。

发明内容

针对背景技术提出的问题，本发明研究设计了色子状类普鲁士蓝纳米粒子的制备方法及其应用，其目的在于：提供一种制备过程简单、易操作、成本低廉的色子状类普鲁士蓝纳米粒子的制备方法及其制得的应用。

本发明的技术解决方案：

色子状类普鲁士蓝纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：

室温条件下，将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和物质的量为0.15mmol的锰盐溶于蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂中，得A溶液；量取浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与锰盐的质量比为14～35:1。

优选地，所述蒸馏水与无水乙醇的体积比为1:0～1:2。

优选地，所述蒸馏水与无水乙醇的体积比为1:0。

优选地，所述锰盐为醋酸锰(Mn(CH

优选地，所述AgNO

优选地，所述陈化温度为室温～80℃。

优选地，所述陈化静置时间为5～24小时。

优选地，所述烘箱的烘干温度为50℃。

色子状类普鲁士蓝纳米粒子的应用，包括如下步骤：

向对硝基苯酚溶液中加入硼氢化钠溶液，另加入催化剂色子状类普鲁士蓝微纳米粒子AgMnCo，反应5min后测试样品的紫外吸光度。

所述硝基苯酚溶液的浓度为3mM，体积为2mL，硼氢化钠的浓度为3mM，体积为0.4mL，色子状类普鲁士蓝微纳米粒子AgMnCo的浓度为5×10

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明色子状类普鲁士蓝微纳米粒子的制备条件温和，易于操作，制备过程简单；Ag掺杂的色子状类普鲁士蓝微纳米粒子应用于水体中对硝基苯酚还原，改善水体污染，且环境友好不引入新的有机溶剂。

附图说明

图1为不同蒸馏水和无水乙醇比例下室温陈化24小时制备的MnCo立方体粒子的SEM图(比例尺4μm)。其中：1(a)中蒸馏水：无水乙醇＝1：1，1(b)中蒸馏水：无水乙醇＝4：1，1(c)中蒸馏水：无水乙醇＝1：0。

图2为不同蒸馏水和无水乙醇比例下室温陈化24小时制备的AgMnCo立方体粒子的SEM图(比例尺4μm)。其中：2(a)中蒸馏水：无水乙醇＝1：1，2(b)中蒸馏水：无水乙醇＝4：1，2(c)中蒸馏水：无水乙醇＝1：0。

图3为不同蒸馏水和无水乙醇比例下80℃陈化5小时制备的AgMnCo立方体粒子的SEM图(比例尺4μm)。其中：3(a)中蒸馏水：无水乙醇＝1：1，3(b)中蒸馏水：无水乙醇＝4：1，3(c)中蒸馏水：无水乙醇＝1：0。

图4为MnCo(对比例3制得)和AgMnCo(实施例6制得)类普鲁士蓝微纳材料的催化性能曲线。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明。

对比例1(此对比例中，混合溶剂中蒸馏水与无水乙醇的体积比为1:1,与图1中1(a)相对应)

室温条件下，将0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.02595g物质的量为0.15mmol的醋酸锰溶于10mL蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂(蒸馏水与无水乙醇的体积比1:1)，得A溶液；量取10mL浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

对比例2(此对比例中，混合溶剂中蒸馏水与无水乙醇的体积比为4:1，与图1中1(b)相对应)

室温条件下，将0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.02595g物质的量为0.15mmol的醋酸锰溶于10mL蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂(蒸馏水与无水乙醇的体积比4:1)，得A溶液；量取10mL浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

对比例3(此对比例中，溶剂为纯蒸馏水，与图1中1(c)图相对应)

室温条件下，将0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.02595g物质的量为0.15mmol的醋酸锰溶于10mL蒸馏水中，得A溶液；量取10mL浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

实施例1(此实施例中，混合溶剂中蒸馏水与无水乙醇的体积比为1:1,与图2中2(a)相对应)

室温条件下，将0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.02595g物质的量为0.15mmol的醋酸锰溶于10mL蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂(蒸馏水与无水乙醇的体积比1:1)，得A溶液；量取10mL浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

实施例2(此实施例中，混合溶剂中蒸馏水与无水乙醇的体积比为4:1，与图2中2(b)相对应)

室温条件下，将0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.02595g物质的量为0.15mmol的醋酸锰溶于10mL蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂(蒸馏水与无水乙醇的体积比4:1，得A溶液；量取10mL浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

实施例3(此实施例中，溶剂为纯蒸馏水，与图2中2(c)图相对应)

室温条件下，将0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.02595g物质的量为0.15mmol的醋酸锰溶于10mL蒸馏水中，得A溶液；量取10mL浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

实施例4(此实施例中，混合溶剂中蒸馏水与无水乙醇的体积比为1:1,与图3中3(a)相对应)

室温条件下，将0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.02595g物质的量为0.15mmol的醋酸锰溶于10mL蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂(蒸馏水与无水乙醇的体积比1:1)，得A溶液；量取10mL浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

实施例5(此实施例中，混合溶剂中蒸馏水与无水乙醇的体积比为4:1，与图3中3(b)相对应)

室温条件下，将0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.02595g物质的量为0.15mmol的醋酸锰溶于10mL蒸馏水与无水乙醇的混合溶剂(蒸馏水与无水乙醇的体积比4:1，得A溶液；量取10mL浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

实施例6(此实施例中，溶剂为纯蒸馏水，与图3中3(c)图相对应)

室温条件下，将0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.02595g物质的量为0.15mmol的醋酸锰溶于10mL蒸馏水中，得A溶液；量取10mL浓度为0.2mol/L的钴氰化钾K

MnCo类普鲁士蓝微纳材料的制备中，室温陈化24小时，适当的调节反应溶剂中蒸馏水和乙醇的比例，可以有效地控制粒子的尺寸大小和立方体表面的刻蚀程度。粒子的SEM图像如图1所示，当蒸馏水和乙醇体积比1：1配制10mL溶液时，粒子为边长约为几百纳米到1微米的立方体，且立方体的表面隐约凹陷如图1a所示；增加蒸馏水和乙醇的比例至4：1时，立方体的边长增加至1.2至1.5微米如图1b所示，同时立方体的面出现了明显的凹陷，形成类似于“色子”形貌；当以纯的蒸馏水做溶剂时，立方体的边长增加2微米左右，同时立方体的面出现了更加明显的凹陷如图1c所示。

如图2所示，同等条件下(实施例1与对比例1、实施例2与对比例2、实施例3与对比例3的制备条件分别相同)，掺杂Ag后，所得AgMnCo类普鲁士蓝微纳材料的形貌变化过程与MnCo类普鲁士蓝微纳材料的形貌变化过程相似。

如图3所示，对比例4与对比例1、对比例5与对比例2、对比例6与对比例3的制备条件相比，其他条件不变，改变陈化温度升高至80℃陈化5小时，掺杂Ag后，所得AgMnCo类普鲁士蓝微纳材料的形貌变化过程与MnCo类普鲁士蓝微纳材料的形貌变化过程基本相似，只是在溶剂为纯蒸馏水时，得到的刻蚀AgMnCo类普鲁士蓝微纳材料的尺寸更小。

硼氢化钠催化还原4-NP为模型反应，评价所合成的MnCo立方微纳米和AgMnCo的催化能力，并用紫外可见光谱法对其催化进行了监测。这个完全催化反应可以通过溶液颜色变化：还原反应在加入MnCo立方微纳米时，反应5min后，溶液恒定为原始亮黄色，紫外吸收峰也可以看出，吸收峰的强度几乎没有变化。而当加入AgMnCo催化剂时，溶液迅速溶解变浅直至无色，相应的紫外吸收峰在400纳米处吸收很快减弱直至消失，同时载在300nm处吸收相应增加，此为对氨基苯酚的特征吸收峰(如图4所示)。上述结果表明银掺杂后的微纳米粒子表现出了良好的催化性能。

上述实施例仅例示出本公开的具体实施方案，但是本公开的实施方案并不受上述内容的限制。在未实质性背离本公开的发明构思的主旨和原理的情况下所做出的任何改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，并包含在由权利要求所确定的保护范围之内。