Co3O4纳米立方体的可控合成及其CO氧化反应性能

吕永阁 李勇 塔娜 申文杰

引用本文: 吕永阁, 李勇, 塔娜, 申文杰. Co3O4纳米立方体的可控合成及其CO氧化反应性能[J]. 物理化学学报, 2014, 30(2): 382-388. doi: 10.3866/PKU.WHXB201312032 shu
Citation:  LÜ Yong-Ge, LI Yong, TA Na, SHEN Wen-Jie. Morphology-Controlled Synthesis of Co3O4 Nanocubes and Their Catalytic Performance in CO Oxidation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(2): 382-388. doi: 10.3866/PKU.WHXB201312032 shu

Co3O4纳米立方体的可控合成及其CO氧化反应性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20923001,21025312)资助项目 (20923001,21025312)

摘要:

在乙醇和三乙胺的混合溶液中,采用溶剂热法制备了尺寸为10 nm的Co3O4立方体. 考察了钴盐前驱体和溶解氧对Co3O4纳米立方体结构的影响规律,通过对合成过程中不同阶段产物的结构分析和表征,提出了Co3O4纳米立方体的形成机制是溶解再结晶的过程. 将所制备的Co3O4纳米立方体在200 ℃焙烧处理后,尺寸和形貌均可保持稳定,但400 ℃焙烧后,变为球形纳米粒子. 这种主要暴露{100}晶面的Co3O4纳米立方体催化CO氧化反应的活性低于纳米粒子({111}晶面),验证了四氧化三钴纳米材料在CO氧化反应中的晶面效应.

English

    1. [1]

      (1) Zhu, J. B.; Bai, L. F.; Sun, Y. F.; Zhang, X. D.; Li, Q. Y.; Cao, B.X.; Yan,W. S.; Xie, Y. Nanoscale 2013, 5, 5241. doi: 10.1039/c3nr01178j

      (1) Zhu, J. B.; Bai, L. F.; Sun, Y. F.; Zhang, X. D.; Li, Q. Y.; Cao, B.X.; Yan,W. S.; Xie, Y. Nanoscale 2013, 5, 5241. doi: 10.1039/c3nr01178j

    2. [2]

      (2) Tong, G. X.; Guan, J. G.; Zhang, Q. J. Adv. Funct. Mater. 2013,23, 2406. doi: 10.1002/adfm.v23.19(2) Tong, G. X.; Guan, J. G.; Zhang, Q. J. Adv. Funct. Mater. 2013,23, 2406. doi: 10.1002/adfm.v23.19

    3. [3]

      (3) Xiao, J.; Kuang, Q.; Yang, S.; Xiao, F.;Wang, S.; Guo, L. Sci. Rep. 2013, 3, 2300.(3) Xiao, J.; Kuang, Q.; Yang, S.; Xiao, F.;Wang, S.; Guo, L. Sci. Rep. 2013, 3, 2300.

    4. [4]

      (4) Zhang, S. R.; Shan, J. J.; Zhu, Y.; Frenkel, A. I.; Patlolla, A.;Huang,W. X.; Yoon, S. J.;Wang, L.; Yoshida, H.; Takeda, S.;Tao, F. F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8283. doi: 10.1021/ja401967y(4) Zhang, S. R.; Shan, J. J.; Zhu, Y.; Frenkel, A. I.; Patlolla, A.;Huang,W. X.; Yoon, S. J.;Wang, L.; Yoshida, H.; Takeda, S.;Tao, F. F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8283. doi: 10.1021/ja401967y

    5. [5]

      (5) Xie, X.W.; Shen,W. J. Nanoscale 2009, 1, 50. doi: 10.1039/b9nr00155g(5) Xie, X.W.; Shen,W. J. Nanoscale 2009, 1, 50. doi: 10.1039/b9nr00155g

    6. [6]

      (6) Li, Y. H.; Huang, K. L.; Zeng, D. M.; Liu, S. Q. Prog. Chem.2010, 22, 2119. [李艳华, 黄可龙, 曾冬铭, 刘素琴. 化学进展,2010, 22, 2119.](6) Li, Y. H.; Huang, K. L.; Zeng, D. M.; Liu, S. Q. Prog. Chem.2010, 22, 2119. [李艳华, 黄可龙, 曾冬铭, 刘素琴. 化学进展,2010, 22, 2119.]

    7. [7]

      (7) Wang, Y.; Zhong, Z. Y.; Chen, Y.; Ng, C. T.; Lin, J. Y. Nano Res.2011, 4, 695. doi: 10.1007/s12274-011-0125-x(7) Wang, Y.; Zhong, Z. Y.; Chen, Y.; Ng, C. T.; Lin, J. Y. Nano Res.2011, 4, 695. doi: 10.1007/s12274-011-0125-x

    8. [8]

      (8) Zhang, G. L.; Zhao, D.; Guo, P. Z.;Wei, Z. B.; Zhao, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 387. [张国梁, 赵丹, 郭培志, 位忠斌, 赵修松. 物理化学学报, 2012, 28, 387.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201111241(8) Zhang, G. L.; Zhao, D.; Guo, P. Z.;Wei, Z. B.; Zhao, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 387. [张国梁, 赵丹, 郭培志, 位忠斌, 赵修松. 物理化学学报, 2012, 28, 387.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201111241

    9. [9]

      (9) Jiao, Q. Z.; Fu, M.; You, C.; Zhao, Y.; Li, H. S. Inorg. Chem.2012, 51, 11513. doi: 10.1021/ic3013602(9) Jiao, Q. Z.; Fu, M.; You, C.; Zhao, Y.; Li, H. S. Inorg. Chem.2012, 51, 11513. doi: 10.1021/ic3013602

    10. [10]

      (10) Liu, Y. J.; Zhu, G. X.; Ge, B. L.; Zhou, H.; Yuan, A. H.; Shen,X. P. CrystEngComm 2012, 14, 6264. doi: 10.1039/c2ce25788b(10) Liu, Y. J.; Zhu, G. X.; Ge, B. L.; Zhou, H.; Yuan, A. H.; Shen,X. P. CrystEngComm 2012, 14, 6264. doi: 10.1039/c2ce25788b

    11. [11]

      (11) Yan, N.; Hu, L.; Li, Y.;Wang, Y.; Zhong, H.; Hu, X. Y.; Kong,X. K.; Chen, Q.W. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 7227. doi: 10.1021/jp2126009(11) Yan, N.; Hu, L.; Li, Y.;Wang, Y.; Zhong, H.; Hu, X. Y.; Kong,X. K.; Chen, Q.W. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 7227. doi: 10.1021/jp2126009

    12. [12]

      (12) Liu, X. M.; Long, Q.; Jiang, C. H.; Zhan, B. B.; Li, C.; Liu, S.J.; Zhao, Q.; Huang,W.; Dong, X. C. Nanoscale 2013, 5,6525. doi: 10.1039/c3nr00495c(12) Liu, X. M.; Long, Q.; Jiang, C. H.; Zhan, B. B.; Li, C.; Liu, S.J.; Zhao, Q.; Huang,W.; Dong, X. C. Nanoscale 2013, 5,6525. doi: 10.1039/c3nr00495c

    13. [13]

      (13) Ren, Z.; Guo, Y. B.; Zhang, Z. H.; Liu, C. H.; Gao, P. X.J. Mater. Chem. A 2013, 1, 9897. doi: 10.1039/c3ta11156c(13) Ren, Z.; Guo, Y. B.; Zhang, Z. H.; Liu, C. H.; Gao, P. X.J. Mater. Chem. A 2013, 1, 9897. doi: 10.1039/c3ta11156c

    14. [14]

      (14) Wang, C. A.; Li, S.; An, L. N. Chem. Commun. 2013, 49,7427. doi: 10.1039/c3cc43094d(14) Wang, C. A.; Li, S.; An, L. N. Chem. Commun. 2013, 49,7427. doi: 10.1039/c3cc43094d

    15. [15]

      (15) Lv, Y. G.; Li, Y.; Shen,W. J. Catal. Commun. 2013, 42, 116. doi: 10.1016/j.catcom.2013.08.017(15) Lv, Y. G.; Li, Y.; Shen,W. J. Catal. Commun. 2013, 42, 116. doi: 10.1016/j.catcom.2013.08.017

    16. [16]

      (16) Wang, M. S.; Chen, Q.W. Chem. Eur. J. 2010, 16, 12088. doi: 10.1002/chem.v16:40(16) Wang, M. S.; Chen, Q.W. Chem. Eur. J. 2010, 16, 12088. doi: 10.1002/chem.v16:40

    17. [17]

      (17) Xu, R.; Zeng, H. C. Langmuir 2004, 20, 9780. doi: 10.1021/la049164+(17) Xu, R.; Zeng, H. C. Langmuir 2004, 20, 9780. doi: 10.1021/la049164+

    18. [18]

      (18) He, T.; Chen, D. R.; Jiao, X. L.;Wang, Y. L.; Duan, Y. Z. Chem. Mater. 2005, 17, 4023. doi: 10.1021/cm050727s(18) He, T.; Chen, D. R.; Jiao, X. L.;Wang, Y. L.; Duan, Y. Z. Chem. Mater. 2005, 17, 4023. doi: 10.1021/cm050727s

    19. [19]

      (19) Hu, L. H.; Peng, Q.; Li, Y. D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130,16136. doi: 10.1021/ja806400e(19) Hu, L. H.; Peng, Q.; Li, Y. D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130,16136. doi: 10.1021/ja806400e

    20. [20]

      (20) Yang, J. H.; Sasaki, T. Cryst. Growth Des. 2010, 10, 1233.doi: 10.1021/cg9012284(20) Yang, J. H.; Sasaki, T. Cryst. Growth Des. 2010, 10, 1233.doi: 10.1021/cg9012284

    21. [21]

      (21) Zhu, T.; Chen, J. S.; Lou, X.W. J. Mater. Chem. 2010, 20,7015. doi: 10.1039/c0jm00867b(21) Zhu, T.; Chen, J. S.; Lou, X.W. J. Mater. Chem. 2010, 20,7015. doi: 10.1039/c0jm00867b

    22. [22]

      (22) Teng, Y. H.; Yamamoto, S.; Kusano, Y.; Azuma, M.;Shimakawa, Y. Mater. Lett. 2010, 64, 239. doi: 10.1016/j.matlet.2009.10.039(22) Teng, Y. H.; Yamamoto, S.; Kusano, Y.; Azuma, M.;Shimakawa, Y. Mater. Lett. 2010, 64, 239. doi: 10.1016/j.matlet.2009.10.039

    23. [23]

      (23) Song, X. C.;Wang, X.; Zheng, Y. F.; Ma, R.; Yin, H. Y.J. Nanopart. Res. 2011, 13, 1319. doi: 10.1007/s11051-010-0127-8(23) Song, X. C.;Wang, X.; Zheng, Y. F.; Ma, R.; Yin, H. Y.J. Nanopart. Res. 2011, 13, 1319. doi: 10.1007/s11051-010-0127-8

    24. [24]

      (24) Hu, L.; Yan, N.; Chen, Q.W. Zhang, P.; Zhong, H.; Zheng, X.R.; Li, Y.; Hu, X. Y. Chem. Eur. J. 2012, 18, 8971. doi: 10.1002/chem.v18.29(24) Hu, L.; Yan, N.; Chen, Q.W. Zhang, P.; Zhong, H.; Zheng, X.R.; Li, Y.; Hu, X. Y. Chem. Eur. J. 2012, 18, 8971. doi: 10.1002/chem.v18.29

    25. [25]

      (25) Li, Y. L.; Zhao, J. Z.; Dan, Y. Y.; Ma, D. C.; Zhao, Y.; Hou, S.N.; Lin, H. B.;Wang, Z. C. Chem. Eng. J. 2011, 166, 428. doi: 10.1016/j.cej.2010.10.080(25) Li, Y. L.; Zhao, J. Z.; Dan, Y. Y.; Ma, D. C.; Zhao, Y.; Hou, S.N.; Lin, H. B.;Wang, Z. C. Chem. Eng. J. 2011, 166, 428. doi: 10.1016/j.cej.2010.10.080

    26. [26]

      (26) Sun, C.; Su, X. T.; Xiao, F.; Niu, C. G.;Wang, J. D. Sensor Actuat. B-Chem. 2011, 157, 681. doi: 10.1016/j.snb.2011.05.039(26) Sun, C.; Su, X. T.; Xiao, F.; Niu, C. G.;Wang, J. D. Sensor Actuat. B-Chem. 2011, 157, 681. doi: 10.1016/j.snb.2011.05.039

    27. [27]

      (27) Chen, J. S.; Zhu, T.; Hu, Q. H.; Gao, J. J.; Su, F. B.; Qiao, S. Z.;Lou, X.W. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 3628. doi: 10.1021/am100787w(27) Chen, J. S.; Zhu, T.; Hu, Q. H.; Gao, J. J.; Su, F. B.; Qiao, S. Z.;Lou, X.W. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 3628. doi: 10.1021/am100787w

    28. [28]

      (28) Wang, M. S.; Zeng, L. K.; Chen, Q.W. Dalton Trans. 2011, 40,597. doi: 10.1039/c0dt00946f(28) Wang, M. S.; Zeng, L. K.; Chen, Q.W. Dalton Trans. 2011, 40,597. doi: 10.1039/c0dt00946f

    29. [29]

      (29) Feng, J.; Zeng, H. C. Chem. Mater. 2003, 15, 2829. doi: 10.1021/cm020940d(29) Feng, J.; Zeng, H. C. Chem. Mater. 2003, 15, 2829. doi: 10.1021/cm020940d

    30. [30]

      (30) Xu, R.; Zeng, H. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 926. doi: 10.1021/jp021094x(30) Xu, R.; Zeng, H. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 926. doi: 10.1021/jp021094x

    31. [31]

      (31) Guo, B.; Li, C. S.; Yuan, Z. Y. J. Phys. Chem. C 2010, 114,12805. doi: 10.1021/jp103705q(31) Guo, B.; Li, C. S.; Yuan, Z. Y. J. Phys. Chem. C 2010, 114,12805. doi: 10.1021/jp103705q

    32. [32]

      (32) Xie, X.W.; Li, Y.; Liu, Z. Q.; Haruta, M.; Shen,W. J. Nature2009, 458, 746. doi: 10.1038/nature07877(32) Xie, X.W.; Li, Y.; Liu, Z. Q.; Haruta, M.; Shen,W. J. Nature2009, 458, 746. doi: 10.1038/nature07877

    33. [33]

      (33) Xie, X.W.; Shang, P. J.; Liu, Z. Q.; Lv, Y. G.; Li, Y.; Shen,W. J.J. Phys. Chem. C 2010, 114, 2116. doi: 10.1021/jp911011g(33) Xie, X.W.; Shang, P. J.; Liu, Z. Q.; Lv, Y. G.; Li, Y.; Shen,W. J.J. Phys. Chem. C 2010, 114, 2116. doi: 10.1021/jp911011g

    34. [34]

      (34) Broqvist, P.; Panas, I.; Persson, H. J. Catal. 2002, 210, 198. doi: 10.1006/jcat.2002.3678(34) Broqvist, P.; Panas, I.; Persson, H. J. Catal. 2002, 210, 198. doi: 10.1006/jcat.2002.3678

    35. [35]

      (35) Jiang, D. E.; Dai, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 978.doi: 10.1039/c0cp01138j(35) Jiang, D. E.; Dai, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 978.doi: 10.1039/c0cp01138j

    36. [36]

      (36) Pang, X. Y.; Liu, C.; Li, D. C.; Lv, C. Q.;Wang, G. C.ChemPhysChem 2013, 14, 204. doi: 10.1002/cphc.201200807(36) Pang, X. Y.; Liu, C.; Li, D. C.; Lv, C. Q.;Wang, G. C.ChemPhysChem 2013, 14, 204. doi: 10.1002/cphc.201200807

    37. [37]

      (37) Liu, Z. P.; Ma, R. Z.; Osada, M.; Takada, K.; Sasaki, T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13869. doi: 10.1021/ja0523338(37) Liu, Z. P.; Ma, R. Z.; Osada, M.; Takada, K.; Sasaki, T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13869. doi: 10.1021/ja0523338

    38. [38]

      (38) Xu, Z. P.; Zeng, H. C. Chem. Mater. 1999, 11, 67. doi: 10.1021/cm980420b(38) Xu, Z. P.; Zeng, H. C. Chem. Mater. 1999, 11, 67. doi: 10.1021/cm980420b

    39. [39]

      (39) Cao, A. M.; Hu, J. S.; Liang, H. P.; Song,W. G.;Wan, L. J.; He,X. L.; Gao, X. G.; Xia, S. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110,15858. doi: 10.1021/jp0632438(39) Cao, A. M.; Hu, J. S.; Liang, H. P.; Song,W. G.;Wan, L. J.; He,X. L.; Gao, X. G.; Xia, S. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110,15858. doi: 10.1021/jp0632438

    40. [40]

      (40) Hu, L. H.; Sun, K. Q.; Peng, Q.; Xu, B. Q.; Li, Y. D. Nano Res.2010, 3, 363. doi: 10.1007/s12274-010-1040-2

      (40) Hu, L. H.; Sun, K. Q.; Peng, Q.; Xu, B. Q.; Li, Y. D. Nano Res.2010, 3, 363. doi: 10.1007/s12274-010-1040-2

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1123
  • 文章访问数:  1203
  • HTML全文浏览量:  12
文章相关
  • 发布日期:  2014-01-23
  • 收稿日期:  2013-10-14
  • 网络出版日期:  2013-12-03
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章