[发明专利]一种钛酸锶空心纳米棒阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料的制备技术领域，具体涉及一种钛酸锶空心纳米棒阵列的制备方法。

背景技术

钛酸锶（SrTiO₃）是一种多功能电子陶瓷材料，它具有良好的铁电、压电和介电性能，被广泛的用于制造电容器、热电探测器、压敏电阻和氧敏传感器等器件；同时，它还是一种有效的半导体光催化材料，禁带宽度为3.4ev，并具有很好的光稳定性和热稳定性，因而在光催化分解水制氢、光催化降解有机污染物等领域也受到了极大的关注。一维纳米材料由于具有高比表面积和长径比,因而显示出比纳米粉体或纳米薄膜更好的物理化学性能。特别是一维纳米棒阵列在光催化领域的应用具有巨大的优势，因为它具有大比表面积，利于反应物的有效吸附和载流子的快速迁移，同时其结构利于分离和回收。

目前已有不少关于SrTiO₃一维纳米材料的研究，但有关SrTiO₃纳米棒阵列的报道还很少。其中，Masahiro(Masahiro Miyauchi,Thin films of single-crystalline SrTiO₃ nanorod arrays and their surface wettability conversion,Journal of Physical Chemistry C,2007,111:12440-12445）先用磁控溅射在蓝宝石衬底上沉积钛薄膜，将钛膜在氢氧化钠溶液中水热反应生成钛酸纳米管，然后在醋酸锶溶液中进行离子交换最后退火处理得到SrTiO₃纳米棒阵列，其制备过程复杂并且成本较高。另外，目前还未见有关于SrTiO₃空心纳米棒阵列的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛酸锶空心纳米棒阵列的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种钛酸锶空心纳米棒阵列的制备方法,其特征在于，采用如下步骤制备：

（1）配制反应液，加热反应液到30～50℃并保持恒温，所述反应液为氟钛酸铵、硝酸锶和硼酸的混合溶液，所述混合溶液中氟钛酸铵、硝酸锶和硼酸的浓度比为1:1:3～1:1:5；

（2）将长有氧化锌纳米棒阵列的基片放入反应液中，静置5～60分钟进行钛酸锶的沉积；

（3）取出基片，清洗干燥，放入500～800℃热处理炉中退火1～2小时,所述钛酸锶空心纳米棒阵列制备完毕。

进一步地，所述方法以氧化锌纳米棒阵列为模板。

进一步地，所述反应液中氟钛酸铵的浓度为0.025～0.1mol/L。

优选地，所述氧化锌纳米棒阵列以玻璃片为基底，纳米棒直径为100～200nm，长度为1～2μm。

本发明具有以下优点：

本发明提供一种利用ZnO纳米棒阵列为牺牲模板结合液相沉积制备SrTiO₃空心纳米棒阵列的方法。该方法通过钛的氟化物（TiFx^2-）水解及与Sr²⁺离子的反应得到SrTiO₃，反应过程中硼酸作为氟离子的消耗剂促进了TiF₆^2-的水解，同时，在酸性环境下ZnO被腐蚀，从而使得ZnO的消耗与SrTiO₃在ZnO上面的沉积同时进行，合理的控制反应参数即可得到空心纳米棒阵列结构，最后的热处理过程使其晶化。本发明工序简单，成本低，重复性好，并且易大面积制备。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到的SrTiO₃空心纳米棒阵列的扫面电镜形貌图；

图2为本发明实施例1制备得到的单根SrTiO₃空心纳米棒的透射电镜形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

钛酸锶空心纳米棒阵列的制备方法，按如下步骤操作：

（1）配制氟钛酸铵、硝酸锶和硼酸的混合溶液，控制浓度比为1:1:3，其中氟钛酸铵溶液浓度为0.025mol/L，加热反应液并使其恒温在40°C；

（2）将长有氧化锌纳米棒阵列的基片放入反应液中静置60分钟进行SrTiO₃的沉积，氧化锌纳米棒阵列以玻璃片为基底，纳米棒直径为130nm，长度为1μm，是利用常规的溶液方法制备的；