[发明专利]氮化钒多孔纳米带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体说涉及氮化钒多孔纳米带及其制备方法。

背景技术

无机物纳米带的制备与性质研究目前是材料科学、凝聚态物理、化学等学科研究的前沿热点之一。纳米带是一种用人工方法合成的呈带状结构的纳米材料，它的横截面是一个矩形结构，其厚度在纳米量级，宽度可达到微米级，而长度可达几百微米，甚至几毫米。纳米带由于其不同于管、线材料的新颖结构以及独特的光、电、磁等性能而引起人们的高度重视。

氮化钒VN，也称为钒氮合金，属于新型合金，添加于钢中能够最大程度地提高钢的强度，韧性，延展性及抗疲劳性，耐高温性，焊接性等综合机械性能。VN还可以用于锂离子电池和超级电容器中。纳米VN的研究已成为材料科学领域研究的热点之一。目前已有VN纳米粉体的报道，通常采用金属钒纳米粉体与氮气反应，或者采用V₂O₅纳米粉体与氨气反应来制备VN纳米粉体，但尚未见VN多孔纳米带一维纳米结构的报道。

专利号为1975504的美国专利公开了一项有关静电纺丝方法(electrospinning)的技术方案，该方法是制备连续的、具有宏观长度的微纳米纤维的一种有效方法，由Formhals于1934年首先提出。这一方法主要用来制备高分子纳米纤维，其特征是使带电的高分子溶液或熔体在静电场中受静电力的牵引而由喷嘴喷出，投向对面的接收屏，从而实现拉丝，然后，在常温下溶剂蒸发，或者熔体冷却到常温而固化，得到微纳米纤维。近10年来，在无机纤维制备技术领域出现了采用静电纺丝方法制备无机化合物如氧化物纳米纤维的技术方案，所述的氧化物包括TiO₂、ZrO₂、Y₂O₃、Y₂O₃:RE³⁺(RE³⁺＝Eu³⁺、Tb³⁺、Er³⁺、Yb³⁺/Er³⁺)、NiO、Co₃O₄、Mn₂O₃、Mn₃O₄、CuO、SiO₂、Al₂O₃、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、CeO₂、LaMO₃(M＝Fe、Cr、Mn、Co、Ni、Al)、Y₃Al₅O₁₂、La₂Zr₂O₇等金属氧化物和金属复合氧化物。已有人利用静电纺丝技术成功制备了高分子纳米带(Materials Letters,2007,61:2325–2328；Journal of Polymer Science:Part B:Polymer Physics,2001,39:2598–2606)。有人利用锡的有机化合物，使用静电纺丝技术与金属有机化合物分解技术相结合制备了多孔SnO₂纳米带(Nanotechnology，2007,18:435704)；有人利用静电纺丝技术首先制备了PEO/氢氧化锡复合纳米带，将其焙烧得到了多孔SnO₂纳米带(J.Am.Ceram.Soc.,2008,91(1):257-262)。董相廷等采用静电纺丝技术制备了稀土氟化物纳米带(中国发明专利，申请号:201010108039.7)、二氧化钛纳米带(中国发明专利，ZL200810050948.2)和Gd₃Ga₅O₁₂:Eu³⁺多孔纳米带(高等学校化学学报,2010,31(7),1291-1296)。目前未见采用静电纺丝技术与氮化技术相结合制备VN多孔纳米带的报道。