[发明专利]一种锰铁组分精细可调普鲁士白介晶材料的制备方法

说明书

本发明属于材料科学与化学制备技术领域，公开了一种锰铁组分精细可调普鲁士白介晶材料的制备方法。所述制备方法为：将亚铁氰化钾和稳定剂溶解在稀盐酸溶液里，再在混合溶液中加入二价锰酸盐，超声30分钟后，80℃水热处理24小时，然后自然冷却，将所得沉淀物经洗涤离心分离后干燥12h，得到所述立方状普鲁士白介晶纳米复合材料。通过控制低价锰酸盐的掺入量来合成室温下稳定存在、尺寸和形貌均一的立方状普鲁士白介晶纳米复合材料，且工艺简单，成本低，为普鲁士白的形状控制合成及稳定性的提高提供了一定的指导。

技术领域

本发明属于材料科学与化学制备技术领域，具体涉及一种锰铁组分精细可调普鲁士白介晶材料的制备方法。

背景技术

如今，金属有机骨架材料（MOFs ）由于其种类多样、孔径可调、比表面积大和结构易功能化收到广泛关注，其在气体的吸附分离、催化、磁性、生物医学等领域均有良好的应用前景。其中，普鲁士白空间结构内存在大量的空隙，有利于离子的嵌入和脱嵌，因此在电催化和传感器等方面有着优异的性能，而逐渐受到研究者们的青睐。

但普鲁士白中的二价铁在空气中不稳定，容易被氧化为三价铁，从而转换为普鲁士蓝，所以在制备和使用中需要再保护气氛下进行，并且在合成过程中通常反应速度较快，难以控制所制备的普鲁士白的尺寸形貌，所制备的普鲁士白颗粒尺寸大多无序、不均匀且稳定较差，因而限制了普鲁士白的应用。而引入合适的掺杂元素可以从晶体结构层面解决材料稳定性差的问题，利用稳定剂可以控制反应的速率，有利于制得形貌尺寸可控的类普鲁士白。因此，进一步探索空气中稳定存在、形貌尺寸可控的类普鲁士白材料的制备方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有普鲁士白制备方法存在的不足，通过一步合成，公开了一种锰铁组分精细可调普鲁士白介晶材料的制备方法，该方法可以实现对目标产物的形貌和晶格结构进行调控，成本低廉，绿色环保，制备得到的普鲁士白介晶复合材料具有良好的结晶性，尺寸形貌均一，可进行大规模生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

普鲁士白介晶复合材料锰基普鲁士白（Mn^II-PBA）的制备，包括以下原料：亚铁氰化钾（三水合六氰铁（Ⅱ）酸钾）、聚乙烯吡咯烷酮、稀盐酸、二价锰酸盐（氯化锰或甲酸锰）。

一种锰铁组分精细可调普鲁士白介晶材料的制备方法：将亚铁氰化钾和聚乙烯吡咯烷酮完全溶解于稀盐酸溶液中，搅拌均匀至固体完全溶解，再加入氯化锰或甲酸锰搅拌均匀，超声处理后置于高压反应釜中。控制反应温度和时间得到立方状锰基普鲁士白（Mn^II-PBA）介晶材料。

具体所述锰铁组分精细可调普鲁士白介晶材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将二价铁盐和稳定剂溶于稀盐酸溶液中，室温下搅拌至固体完全溶解，所述的二价铁盐为亚铁氰酸盐，稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮；

（2）在步骤（1）制得的离子溶液中加入氯化锰或甲酸锰，配制成铁锰离子混合离子溶液（铁离子和锰离子物质的量之比为10:1~1:5）；搅拌均匀后超声处理30分钟；

（3）将步骤（2）的混合溶液转移到高压反应釜中，80℃下水热处理24h；

（4）自然冷却后离心分离、洗涤，真空干燥一晚至水分完全挥发，得到白色固体立方状锰基普鲁士白（Mn^II-PBA）材料。

本发明的显著优点在于：

（1）制备方法生态环境友好：本发明引入低价锰酸盐制备普鲁士白材料，通过一步合成，工艺操作简单、成本低、周期短、能耗低、有利于规模化绿色工业化生产；

（2）材料形貌结构稳定：保持了原始普鲁士白的立方块状结构，在此基础上转变为由普鲁士白小颗粒组装的立方块状结构，且具有较大的比表面积（比表面积1374.83m²/g，平均孔径2.5 nm）。