[发明专利]一种具有分级结构的金属氧化物纳米纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有分级结构的金属氧化物纳米纤维，其特征在于，包括初级结构和次级结构，所述初级结构为通过静电纺丝法得到的二氧化钛纳米纤维，所述次级结构为经水热法在初级结构上进行晶体生长得到的金属氧化物纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的具有分级结构的金属氧化物纳米纤维，其特征在于，所述的金属氧化物纳米颗粒的化学成分是五氧化二钒。

3.根据权利要求2所述的具有分级结构的金属氧化物纳米纤维，其特征在于，所述初级结构中的金属与次级结构中的金属摩尔比[Ti⁴⁺]:[V⁵⁺]＝0.01～10。

4.根据权利要求3所述的具有分级结构的金属氧化物纳米纤维，其特征在于，所述的金属氧化物纳米颗粒的化学成分是五氧化二钒，所述初级结构中的金属与次级结构中的金属摩尔比[Ti⁴⁺]:[V⁵⁺]＝0.1～2.5。

5.根据权利要求1所述的具有分级结构的金属氧化物纳米纤维，其特征在于，所述的二氧化钛纳米纤维的平均直径为100～1000nm；所述的金属氧化物纳米颗粒平均直径为10～300nm。

6.一种根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有分级结构的金属氧化物纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配置聚合物的乙醇溶液，与乙酸和可溶性金属盐混合，室温搅拌得到均匀溶胶，再经静电纺丝后得到初生纳米纤维；

所述的聚合物为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯中的至少一种；

所述的可溶性金属盐为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯或四氯化钛；

(2)步骤(1)得到的初生纳米纤维经水解过夜、煅烧后，得到二氧化钛纳米纤维；

(3)配置次级结构金属氧化物纳米颗粒的前驱体溶液，与步骤(2)得到的二氧化钛纳米纤维混合，水热反应完全后，经洗涤、干燥、煅烧处理，得到具有分级结构的金属氧化物纳米纤维；

所述金属氧化物纳米颗粒的前驱体溶液的浓度为1～100mmol/L。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的均匀溶胶中可溶性金属盐的浓度为0.1～5mol/L，乙酸浓度为0.1～5mol/L；

静电纺丝的电压为10～20kV，注射速度为0.5～5ml/h，接收距离为5～15cm。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，煅烧温度为400～800℃、时间为2～10h。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述金属氧化物纳米颗粒的前驱体溶液为五氧化二钒的前驱体溶液，浓度为1.25～62.5mmol/L；

水热反应温度为90～180℃、时间6～24h。

10.一种根据权利要求1所述的具有分级结构的金属氧化物纳米纤维在SCR脱硝反应中的应用。