[发明专利]一种Co3O4纳米带的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及无机纳米材料制备领域，具体涉及一种Co₃O₄纳米带的制备方法。

背景技术

纳米材料，特别是一维纳米材料相对于其块体材料表现出许多优异新奇的性能，在电子学、光电子学以及存储设备等领域发挥着重要作用，其合成研究引起科学家越来越大的兴趣。其中，一维过渡金属氧化物纳米材料，因其特殊的光学、磁学和电学特性而备受瞩目。

作为一种重要的p型半导体，Co₃O₄具有尖晶石结构，广泛地应用于锂离子电池、超级电容器、信息存储、催化和传感器等诸多领域。近年来，先后报道了多种制备一维Co₃O₄纳米材料的方法。例如：Lee等利用静电纺丝法制备了Co₃O₄纳米线（Sens. Actuators B, 2012, 161, 570-577）；Takehiko Sasaki等以十六烷基三甲基氯化铵为表面活性剂，再添加N, N-二甲基甲酰胺和30% H₂O₂，基于水热法制备了Co(OH)₃ 纳米带，焙烧后转化为Co₃O₄纳米带（Nanotechnology, 2010, 21, 045605）；与之类似，Qiuming Gao等添加1, 2-丙二醇（Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 617–623），而Jianyi Lin等加入乙二醇（ACS Nano, 2010, 4, 3, 1425-1432）,经过水热反应，焙烧前驱体，也得到了Co₃O₄纳米带。这些制备方法或者需要复杂昂贵的设备，或者使用有机溶剂和表面活性剂，或者高温高压反应。因此，迫切需要开发成本低、无污染、便于工业化的方法来制备Co₃O₄纳米材料。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提出一种工艺简单、操作简便、形貌可控、产量高、产品质量稳定的Co₃O₄纳米带的制备方法。

本发明的技术方案：

一种Co₃O₄纳米带的制备方法，采用水浴法合成，步骤如下：

1）将六水合氯化钴溶于去离子水中，室温下磁力搅拌直至完全溶解，然后加入尿素，室温下磁力搅拌使其完全溶解，得到混合液；

2）将上述混合液在70-100℃温度下水浴反应2-48 h，得到反应液；

3）将上述反应溶液静置10 -120min后，在500-10000 r/min转速下离心分离，弃除上清液，将得到的沉淀物分别用水和无水乙醇洗涤3-6次，在60℃温度下干燥6-24 h，得到Co(CO₃)_0.5(OH)?0.11H₂O前驱体；

4）将上述前驱体粉末放入马弗炉中，以2-5℃/min的升温速率升至300-400℃并保温0.5-5 h，得到Co₃O₄纳米带。

所述混合液中六水合氯化钴以Co²⁺计量的溶液浓度为0.1-2 mol/L，尿素浓度为1-20 mol/L。

本发明的优点是：该制备方法工艺简单、操作方便、反应条件温和，以氯化钴和尿素为反应物，原料廉价，经济可靠；制备的Co₃O₄纳米带分离容易、纯度较高，Co₃O₄纳米带比表面积较大，可广泛用作气敏材料、电池材料、光催化或催化剂载体等；本发明制备的Co₃O₄纳米结构有助于开发研究其新颖的吸附性能、催化性能、电性能及气敏性能，对开发氧化钴基新型功能材料具有重要意义。

【附图说明】

　　图1为制备的Co(CO₃)_0.5(OH)?0.11H₂O前驱体及Co₃O₄纳米带的X射线衍射(XRD)图。

　　图2为制备的Co(CO₃)_0.5(OH)?0.11H₂O前驱体的扫描电子显微镜(SEM)照片。