[发明专利]一种氧化物纳米管、纳米带的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化物纳米管、纳米带的制备方法，具体涉及一种以水溶性金属卤 化物晶体为模板材料制备氧化物纳米管、纳米带的方法。

背景技术

自从碳纳米管发现以来，一维管状纳米材料受到了广泛的重视，其相关的研究也越 来越多。一维管状纳米材料的独特结构和性能，是其在催化剂载体、传感器、复合材料、药 物存储和缓释等诸多方面有着潜在的应用，近年来，人们相继制备出TiO₂,V₂O₅,MoS₂等多 种无机管状纳米材料。二氧化硅作为一种无毒、无味、无污染、生物相容性好的非金属材 料，具有的高热导率、低热膨胀系数及良好的电绝缘性等优异特性，在复合材料填料、光电 太阳能电池、催化剂载体和锂电池的点击材料等领域具有极大的潜在应用价值。介孔二氧化 硅因为具有大的比表面积和空体积、可调的空结构、可调的孔径、可以修饰的表面性质以及 可以控制的相貌等等，因此在微观研究，纳米器件、药物负载、气体存储和催化领域与非常 大的应用潜力。目前，用软模板可以制备出管径从300nm到3um的中空的二氧化硅管，但 是非介孔材料。目前二氧化硅纳米管的制备主要采用包括硬模板法和软模板法的模板法。其 中软模板法的研究有以下几种：1)用阳离子表面活性剂十六烷基甲硫氨酸为模板制备中空 二氧化硅纳米管(201010166285.8)，但是这种方法制备的二氧化硅纳米管形貌不均匀，结 构不可控；2)用有机试剂酒石酸作为软模板材料制备出了直径在400nm左右的二氧化硅空 心管(专利申请号：200710065107.4)，但是这种方法制备的二氧化硅空心管，其形貌含有 一定比例的非纳米管状的杂质形貌存在，且直径较大，未达到纳米级别。采用硬模板法制备 二氧化硅空心管的研究有以下几种：1)毕建强等人采用碳纳米管为模板材料制备了直径在 100nm左右的二氧化硅纳米管(专利申请号：201210008270.8)，这种制备方法需要高温煅 烧将模板材料去除，耗能高，制备过程复杂。2)夏幼南等人采用贵金属银纳米线作为模板 材料制备了直径在2～100nm范围的二氧化硅纳米管(NanoLett.,2002，2，427)，但是这种 制备方法采用贵金属银纳米线为模板材料，银纳米线不仅制备过程复杂，且价格昂贵，不适 合大规模生产。3)CharlesR.Martin等人采用阳极氧化铝(Al₂O₃)为模板材料模板(Nano Lett.,2004，4，513)制备了直径在50nm的二氧化硅纳米管，但是这种方法只能小量制备， 不具备规模化生产的条件。

总之，用简单的模板合成介孔孔径分布窄，形貌均匀单一的具有良好外形的介孔二 氧化硅纳米管仍然具有一定难度。

发明内容

本发明旨在克服现有氧化物纳米管制备方法无法实现纳米管孔径、形貌控制的缺 陷，本发明提供了一种氧化物纳米管、纳米带的制备方法。

本发明提供了一种以水溶性金属卤化物晶体为模板材料制备氧化物纳米管、纳米带 的方法，所述氧化物为金属氧化物或二氧化硅，所述方法包括：

1)将水溶性金属卤化物纳米、微米级颗粒溶于甘油，配制水溶性金属卤化物甘油溶液；

2)将步骤1)制备的水溶性金属卤化物甘油溶液，加入到醇溶液中，得到含有金属卤化物 晶体的混合液(采用步骤1和步骤2制备的金属卤化物晶体形貌分布均匀，尺寸大小均 一。)；

3)将能够在水中水解获得氧化物的有机前驱体、水，加入步骤2)制备的含有金属卤化物 晶体的混合液，进行反应；

4)向步骤3)中反应完毕的混合液中滴加规定量的水后经离心分离得到混合液中的沉淀 物；

5)将步骤4)中清洗完毕的沉淀物干燥后，在300-700℃下热处理，即得所述介孔氧化物纳 米管、纳米带。

较佳地，所述金属氧化物包括二氧化钛、二氧化锡、氧化铝、氧化铌或氧化锆。

较佳地，步骤1)中，所述金属卤化物包括氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化 铵、溴化钠、溴化钾、溴化钙或溴化镁，水溶性金属卤化物甘油溶液中水溶性金属卤化物的 浓度为0.1-5mol/L，优选1.0-2.0mol/L。

较佳地，步骤2)中，醇包括异丙醇、乙醇和/或正丁醇等低级醇，水溶性金属卤化 物甘油溶液与醇溶液的体积比为(0.001-0.05)：1。