[发明专利]一种从Mn5Ge3表面制备具有Sn@MnOx核壳结构的微/纳米线的方法

说明书

一种从Mn₅Ge₃表面制备具有Sn@MnOx核壳结构微/纳米线的方法，涉及金属纳米材料制备领域，实现微/纳米线直径和长度尺寸的可控制备。该方法以片状锰，铁，赤磷，锗颗粒，锡球为原料，通过高温烧结、酸腐蚀和一定温度下存放等过程，制备出直径和长度可控的具有Sn@MnOx核壳结构的微/纳米线。本发明首次制备出具有Sn@MnOx核壳结构的微/纳米线，其中β‑Sn微/纳米线作为“核”，超薄非晶态MnO_X纳米片作为“壳”层，完全把Sn包裹住，形成Sn@MnOx微/纳米线异质结构。本发明不仅丰富了成熟的纳米结构形态库，扩大对纳米级晶体生长的理解，在制备纳米线基传感器元件方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及金属纳米材料制备技术领域，具体涉及一种从Mn₅Ge₃表面制备具有Sn@MnOx核壳结构微/纳米线的方法，可以实现微/纳米线直径和长度尺寸的可控制备。

背景技术

一维纳米结构材料因其显着特性，如优异的光学、磁学、电学以及力学性能，尤其是在纳米器件、电子、光电、晶体管、生物传感器及纳米尺寸机电设备的互联上起到重要的作用，引起了人们的强烈关注^[1-4]。在过去的十几年中，人们采用不同的方法制备出大量的一维纳米材料，并研究其性能。单质锡具有熔点低、电子传输特性优异的特点，并且具有超导性^[5]。同时锡纳米线在化学传感器、锂离子电池^[7]、发光二极管等领域具有巨大的应用价值^[8-9]。因此无论是科研价值还是商业应用，锡微/纳米线的制备和研究都具有重大意义。

由于碳纳米管的新特性，碳纳米管包裹锡微/纳米线的结构在过去十年中引起了广泛的兴趣。这种结构在解决与维度和空间受限运输现象有关的一些基本问题以及实际应用方面具有巨大的潜力^[10]。到目前为止，基于金属氧化物、硫化物、氮化物等的新型纳米管的开发已经取得了很大进展。比如，Junqing Hu^[10]等将SnO和GaN粉末混合物加热，通过模板工艺合成新型、非常规的Sn/Ga₂O₃金属半导体纳米线异质结构，并且指出该结构材料可以促进新功能电子束辐照或热驱动电子开关的实际设计。Ajayan^[11]等人研究发现表面张力效应可以诱导均匀的、薄的金属氧化物薄膜的生长。其将氧化纳米管和V₂O₅粉末混合物在高于氧化物熔点的空气中退火，制备出这种纳米管-氧化物复合材料。管的外部涂层是 V₂O₅层状结构的结晶片。Ming Huang^[2]等开发了一种新的具有成本效益的多层 Co₃O₄/SnO₂@MnO₂核壳纳米结构设计，用作超级电容器的高性能电极。葛洪磊^[12]利用化学气相沉积法成功在硅衬底上制备了均匀的SnO₂与Sn_1-xMn_xO₂一维纳米结构，并探索了样品的生长过程和输运性质。在这里，我们报告了一种明显不同的锰的氧化物的管状结构。其中β-Sn微/纳米线作为“核”，超薄非晶态MnO_X纳米片作为“壳”层，完全把Sn包裹住，形成Sn@MnOx微/纳米线异质结构。本发明不仅丰富了成熟的纳米结构形态库，扩大对纳米级晶体生长的理解，而且由于许多此类金属氧化物是传感器中的活性半导体元件，因此该方法在制备纳米线基传感器元件方面具有潜在的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从Mn₅Ge₃表面制备具有Sn@MnOx核壳结构的微/纳米线的方法，这种异质结构的微/纳米线是第一次被发现。本发明不仅丰富了成熟的纳米结构形态库，扩大对纳米级晶体生长的理解，而且由于许多此类金属氧化物是传感器中的活性半导体元件，因此该方法在制备纳米线基传感器元件方面具有潜在的应用价值。

本发明的技术方案是：