[发明专利]一种正交相三氧化钼纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于三氧化钼纳米材料的制备技术领域，特别涉及非溶剂热条件下正交相三氧化钼纳米线的液相化学制备方法。

背景技术

三氧化钼纳米材料由于其较小的尺寸、较大的比表面积和高的反应活性，在催化、光学、传感、电化学等领域都有着重要应用。三氧化钼主要有正交、六方和单斜三种晶相，其中正交相三氧化钼是热力学稳定相，因而应用最为广泛。现有合成正交相三氧化钼纳米线的方法主要有静电纺丝法、化学气相沉积法、模板法、溶剂热法等。但是这些方法都不同程度地存在着操作工艺复杂、步骤繁多、制备过程耗时长、耗能高等不足。

美国《材料研究》杂志(Journal of Materials Research，Electrospun single-crystal MoO₃nanowires for biochemistry sensing probes，2006年第21卷第2904-2910页)报道了采用静电纺丝的方法制备三氧化钼纳米线，但该方法需要特殊的静电纺丝装置，投资较大，成本较高。

美国《应用物理快报》杂志(Applied Physics Letters，Synthesis and field-emissionproperties of aligned MoO₃ nanowires，2003年第83卷第2653-2655页)报道了采用化学气相沉积结合氧化的方法制备三氧化钼纳米线，但该方法不仅需要特殊的气相沉积装置，且操作步骤较多。

美国《物理化学》杂志(Journal of Physical Chemistry C，Synthesis and characterization ofanisotropic uniform single crystal α-MoO₃ nanostructures，2006年第111卷第2401-2408页)报道了将钼酸铵溶解在过氧化氢溶液中，然后再进行溶剂热处理制备三氧化钼纳米线的方法。该方法需要长时间的溶解和溶剂热处理过程，费时耗能。

中国专利号02104181.4提出的《一种合成三氧化钼单晶纳米带的方法》采用水热处理高氯酸酸化后的钼酸盐溶液的方法制备正交相三氧化钼纳米带，这种方法不仅需要水热处理，而且需要严格控制溶液的氢离子浓度及酸的滴加速度，且必须选用可溶性钼酸盐，适用性不广。

发明内容

本发明的目的是提出一种正交相三氧化钼纳米线的制备方法，以在常温常压的液相条件下简便高效地制备正交相三氧化钼纳米线。

本发明的正交相三氧化钼纳米线的制备方法，其特征在于：将钼酸盐、钼酸或三氧化钼溶解在乙二胺浓度为0.2～6mol/L的水溶液中，使钼原子与乙二胺的摩尔比在1:1～6，然后在搅拌的条件下逐滴加入氢离子浓度为0.5～3.0mol/L的强酸溶液至体系的pH值在4～5，将溶液继续搅拌10～30min，然后将白色沉淀抽滤、洗涤、干燥，即得到正交相三氧化钼纳米线。

根据反应的原料配比不同，制备过程一般可在20～60min内结束。

所述钼酸盐可选用钼酸钠、钼酸钾或钼酸铵；

所述强酸可选用盐酸、硫酸或高氯酸。

本发明是在现有溶剂热法制备三氧化钼纳米材料的基础上，对反应条件进行了改进，通过加入乙二胺溶剂，不仅增强了对原料的选择性，使可溶性的钼酸盐和不可溶的钼酸及三氧化钼都可以作为制备的原料，同时乙二胺和酸之间反应自身所产生的热量可以作为三氧化钼晶体生长的能量，不需要外界水热处理，节约了能源；此外，乙二胺作为一种强配位剂，还可以对三氧化钼纳米线生长起到导向作用，不需要加入任何表面活性剂。该反应可在常温常压下60min之内完成，产率高达99％以上；本发明克服了现有技术中反应需要进行长时间热处理和严格控制酸的滴加速度等不足，设备简单，工艺方便，安全，反应条件易于控制。

本发明所采用的原料价廉、易得，产品质量稳定；反应重复性好，且可在常温常压下进行，可大量节省能量，适用于大规模工业生产；反应后的含乙二胺的母液可重复利用，后处理简单，环境影响小。

具体实施方式

实施例1：以钼酸为原料制备三氧化钼纳米线