[发明专利]一种γ-Ga2

说明书

本发明提供的一种新颖γ‑Ga₂O₃纳米片的制备方法，包括：使用超声波处理包括镓单质、水和有机溶剂的混合物的步骤。该制备工艺和设备要求简单、材料成本低廉、实验参数少，且实验条件温和，无需额外施加热源和压力，在常温常压条件下即可快速制备毫克级至几十千克级γ‑Ga₂O₃纳米片。

技术领域

本发明属于γ-Ga₂O₃纳米片制备技术领域，涉及一种新颖的γ-Ga₂O₃纳米片的制备方法。

背景技术

Ga₂O₃纳米材料由于其独特的物理和化学特性在实际应用中具有广阔的前景，例如应用于高效催化剂、电池、半导体器件、超级电容器、储氢以及磁性和光学器件中，是当前先进功能材料研究的热点。Ga₂O₃作为第四代半导体存在五个不同的相，分别为α、β、γ、δ、ε。但是，作为Ga₂O₃中的一种，亚稳态γ-Ga₂O₃并没有被充分研究，因其恶劣的合成条件：如高温和/或高压、反应时间长及分离效果差等。如专利申请JP2009-126764A公开一种γ-Ga₂O₃制备方法：在碱性水溶液中，通过200℃以上高温和10MPa以上高压，将β-Ga₂O₃转换为γ-Ga₂O₃。期刊论文(王东升,张素玲,魏磊等.用于低温浆态床二甲醚水蒸气重整制氢的水解组分γ-Ga₂O₃的制备与表征[J].燃料化学学报,2018(6):666-672)公开了通过500℃高温热处理GaOOH前驱体得到γ-Ga₂O₃。这些制备方法均需在高温和/或高压下进行，且制备的产物产量少，不适用于大规模商业化生产，存在很大局限性。

常温常压的温和反应一直受到国内外许多学者的研究与关注，这些反应通常设备简单、合成工艺温和、可控性强，且工艺具有良好的可重复性。常见的常温常压温和反应方法有球磨法，声化学法等。其中超声诱导的化学反应能量主要来源于声空化过程中形成的热点(即液体中气泡的形成、生长和破裂)，这一过程极大地集中了声场低能量密度，气泡破裂时达到的有效温度可达到5200K，声压大于20MPa，同时空化气泡破裂过程中的加热和冷却速率大于10¹⁰K/s。声化学反应将成为纳米氧化镓材料合成的一种有效方法。

发明内容

本发明针对已有γ-Ga₂O₃纳米材料合成方法存在的不足，提供一种通过超声波处理在常温常压下就能制备毫克级乃至几十千克级γ-Ga₂O₃纳米片的方法。

本发明的以上目的通过以下技术方案实现：

一种γ-Ga₂O₃纳米片的制备方法，包括：使用超声波处理包括镓单质、水和有机溶剂的混合物的步骤。

本发明γ-Ga₂O₃纳米片的制备方法在温度≤40℃、压力≤0.15MPa下进行。

本发明γ-Ga₂O₃纳米片的制备方法，作为优选，所述有机溶剂为含氮有机溶剂。

本发明γ-Ga₂O₃纳米片的制备方法，作为优选，所述含氮有机溶剂为伯胺类有机溶剂和/或仲胺类有机溶剂。进一步优选，所述含氮有机溶剂为伯胺类有机溶剂。