一種Co₂P納米結構材料的制備方法

專利名稱：一種Co₂P納米結構材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及過渡金屬磷化物合成技術,特別是一種過渡金屬磷化物Co2P納米結構材料的溶劑熱合成制備方法。
背景技術：
過渡金屬磷化物是過渡金屬與磷形成的二元或多元化合物的總稱。過渡金屬磷化物的物理性質與過渡金屬氮化物和碳化物基本上相似，它們是非常好的熱和電導體，具有高硬度和強度以及高的熱穩定性和化學穩定性等。Co2P作為過渡金屬磷化物的典型代表，擁有諸如半導體性、超導性、鐵磁性、磁熱與磁阻效應、優良的催化活性及Li離子插入/釋放容量等一系列的物理和化學特性，廣泛應用于光電子器件、磁存儲器件、磁制冷系統、工業催化和鋰離子電池材料等領域。過渡金屬磷化物的傳統制備方法包括:鈷鹽、次磷酸鹽在氬氣氛圍中混合煅燒；磷化氫或五氯化磷與鈷鹽的直接還原；磷酸鹽在氫氣氣氛中程序升溫還原等。這些傳統制備方法需要較高的反應溫度(一般大于500°C)，生產條件苛刻、工藝復雜、可控因素少。最近，也有文獻報導利用有機 鈷鹽、磷源溶劑熱合成Co2P納米材料，但該方法制備條件復雜、反應過程可控性差、產物不均勻。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種Co2P納米結構材料的制備方法，解決現有制備方法生產條件復雜、反應過程可控性差、產物不均勻的技術問題。本發明是通過以下技術方案實現的:一種Co2P納米結構材料的制備方法，步驟如下:I)以鈷鹽和磷化氫取代物為混合前驅體，將其溶于油胺中，攪拌至完全溶解；2)將所得前驅體溶液裝入燒瓶中，通過加熱帶進行加熱、氮氣攪拌環境下反應；3)冷卻至室溫，將所得產物用氯仿、酒精洗滌后離心、真空干燥，即可制得過渡金屬磷化物Co2P納米棒、納米花、納米顆粒等納米結構材料。進一步，所述鈷鹽為羰基鈷、草酸鈷、乙酸鈷或乙酰丙酮鈷。進一步，所述磷化氫取代物為三辛基膦、三辛基氧膦或三苯基膦。進一步，所述鈷鹽和磷化氫取代物的混合質量比為1:1 10，油胺的用量為鈷鹽和磷化氫取代物總質量的2 10倍。進一步，所述前驅體溶液的反應溫度為260 300°C，用于攪拌的氮氣流速為O 100ml/min,反應時間為2 4小時。進一步,所述氯仿洗漆、離心3次,酒精洗漆、離心2次,離心機轉速15000rad/min ；
真空干燥在電熱真空干燥箱中進行，真空度為-0.1MPa0本發明的優點在于利用加熱帶加熱的燒瓶取代高溫反應釜作為反應容器，方法簡單、易于操作、成本低；通過對反應溫度、氮氣攪拌流速的調節，增加了反應過程的可控性，使制得的產物形貌可控、尺寸均一。


圖1為本發明所制備的Co2P納米花的TEM圖；圖2為本發明所制備的Co2P納米棒的TEM圖；圖3為本發明所制備的Co2P納米顆粒的XRD圖。
具體實施例方式實施例1:稱取0.56g乙酰丙酮鈷、Ig三苯基膦，加入IOml油胺中并使其完全溶解，在100°C下攪拌半小時，使前驅體溶液充分混合均勻；將混合均勻的前驅體溶液轉移至燒瓶中，利用加熱帶加熱至260 V反應2小時，期間利用氮氣攪拌，氮氣流速控制在O 20ml/min ;冷卻至室溫，將所得產物用氯仿洗漆、離心3次,酒精洗漆、離心2次,離心機轉速15000rad/min,之后在電熱真空干燥箱中進行真空干燥，真空度為-0.1MPa,即可制得過渡金屬磷化物Co2P納米花(見圖1)。實施例2:
稱取0.56g乙酰丙酮鈷、Ig三苯基膦，加入IOml油胺中并使其完全溶解，在100°C下攪拌半小時，使前驅體溶液充分混合均勻；將混合均勻的前驅體溶液轉移至燒瓶中，利用加熱帶加熱至270V反應4小時，期間利用氮氣攪拌，氮氣流速控制在50 lOOml/min ;冷卻至室溫，將所得產物用氯仿洗滌、離心3次，酒精洗滌、離心2次，離心機轉速15000rad/min，之后在電熱真空干燥箱中進行真空干燥，真空度為-0.1MPa,即可制得過渡金屬磷化物Co2P納米棒(見圖2)。實施例3:稱取0.25g乙酸鈷、2.5g三辛基膦，加入IOml油胺中并使其完全溶解，在100°C下攪拌半小時，使前驅體溶液充分混合均勻；將混合均勻的前驅體溶液轉移至燒瓶中，利用加熱帶加熱至290°C反應4小時，期間利用氮氣攪拌，氮氣流速控制在50 lOOml/min ;冷卻至室溫，將所得產物用氯仿洗漆、離心3次,酒精洗漆、離心2次,離心機轉速15000rad/min,之后在電熱真空干燥箱中進行真空干燥，真空度為-0.1MPa,即可制得過渡金屬磷化物Co2P納米顆粒(見圖3)。實施例4:稱取0.56g羰基鈷、0.56g三辛基氧膦，加入IOml油胺中并使其完全溶解，在100°C下攪拌半小時，使前驅體溶液充分混合均勻；將混合均勻的前驅體溶液轉移至燒瓶中，利用加熱帶加熱至260°c反應3小時，期間利用氮氣攪拌，氮氣流速控制在O 50ml/min ;冷卻至室溫，將所得產物用氯仿洗滌、離心3次，酒精洗滌、離心2次，離心機轉速15000rad/min，之后在電熱真空干燥箱中進行真空干燥，真空度為-0.1MPa,即可制得過渡金屬磷化物Co2P納米花(見圖1)。實施例5:稱取0.35g草酸鈷、3.5g三辛基氧膦，加入8ml油胺中并使其完全溶解，在100°C下攪拌半小時，使前驅體溶液充分混合均勻；將混合均勻的前驅體溶液轉移至燒瓶中，利用加熱帶加熱至300°C反應2小時，期間利用氮氣攪拌，氮氣流速控制在50 lOOml/min ;冷卻至室溫，將所得產物用氯仿洗滌、離心3次，酒精洗滌、離心2次，離心機轉速15000rad/min，之后在電熱真空干燥箱中進行真空干燥，真空度為-0.1MPa，即可制得過渡金屬磷化物Co2P納米花(見圖1)。·
權利要求
1.一種Co2P納米結構材料的制備方法，步驟如下: O以鈷鹽和磷化氫取代物為混合前驅體，將其溶于油胺中，攪拌至完全溶解； 2)將所得前驅體溶液裝入燒瓶中，通過加熱帶進行加熱、氮氣攪拌環境下反應； 3)冷卻至室溫，將所得產物用氯仿、酒精洗滌后離心、真空干燥，即可制得過渡金屬磷化物Co2P納米棒、納米花、納米顆粒的納米結構材料。
2.根據權利要求1所述Co2P納米結構材料的制備方法，其特征在于:所述鈷鹽為羰基鈷、草酸鈷、乙酸鈷或乙酰丙酮鈷。
3.根據權利要求1所述Co2P納米結構材料的制備方法，其特征在于:所述磷化氫取代物為三辛基膦、三辛基氧膦或三苯基膦。
4.根據權利要求1所述Co2P納米結構材料的制備方法，其特征在于:所述鈷鹽和磷化氫取代物的混合質量比為1:1 10，油胺的用量為鈷鹽和磷化氫取代物總質量的2 10倍。
5.根據權利要求1所述Co2P納米結構材料的制備方法，其特征在于:所述前驅體溶液的反應溫度為260 300°C，用于攪拌的氮氣流速為O 100ml/min，反應時間為2 4小時。
6.根據權利要求1所述Co2P納米結構材料的制備方法，其特征在于:所述氯仿洗滌、離心3次，酒精洗滌、離心2次，離心機轉速15000rad/min ;真空干燥在電熱真空干燥箱中進行，真空度為- 0.1MPa0
全文摘要
一種Co2P納米結構材料的制備方法，涉及過渡金屬磷化物合成技術。解決現有制備方法生產條件復雜、反應過程可控性差、產物不均勻的技術問題。本發明的步驟如下1)以鈷鹽和磷化氫取代物為混合前驅體，將其溶于油胺中，攪拌至完全溶解；2)將所得前驅體溶液裝入燒瓶中加熱、氮氣攪拌環境下反應；3)冷卻至室溫，將所得產物用氯仿、酒精洗滌后離心、真空干燥，即可制得過渡金屬磷化物Co2P納米結構材料。本發明具方法簡單、易于操作、成本低；通過對反應溫度、氮氣流速的調節，可以實現產物形貌、尺寸的有效可控。
文檔編號B82Y30/00GK103193214SQ20131010493
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者楊致, 李朋偉, 劉瑞萍, 楊永珍, 李安麗, 劉旭光, 許并社 申請人:太原理工大學