[發明專利]一種基于多孔陽極氧化鋁模板的硫化鈷納米管或納米線的制備方法

無效

• 申請號: 201010285346.2
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101948144A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 陶峰;王志俊
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

技術領域

本發明涉及一種硫化物半導體納米管、納米線的方法，尤其是一種基于多孔陽極氧化鋁模板低溫制備硫化鈷納米管或納米線的方法。即在常壓下，采用分步升溫法在多孔陽極氧化鋁模板孔洞中制備硫化鈷納米管、納米線及其陣列的方法。

背景技術

一維納米材料如納米管、納米線等由于其表面效應、量子尺寸效應等使得它們在諸多方面表現出常規材料不具備的特性，因而得到快速發展。被用于制造多種微型器件如納米電子器件、光波導和納米分析器等。還可以使用在用于癌癥診斷的高靈敏信號檢測器中。制備低維納米材料的方法有：電化學沉積法、化學沉積法、化學聚合法、溶膠凝膠法、化學氣相沉積法等。

由于過渡金屬硫化物納米材料具有優良的電學，光學和力學性能，廣泛應用于固體潤滑劑、催化劑、鋰電池陰極、掃描探針和光電導等，是未來電子器件的重要構成單元，因此自上個世紀70年代以來，國內外學者一直致力于研究過渡金屬硫化物納米材料的合成和應用。其中硫化鈷化合物作為一種半導體材料，具有獨特的催化、電學和磁學性質，在許多工業領域如加氫脫硫、加氫脫芳烴等中有著廣泛的應用前景。

硫化鈷低維納米材料通常是采用高溫固相法合成，這種方法能耗較高，設備較復雜。目前出現了一些合成硫化鈷低維納米材料的新方法如水熱溶劑熱法、電化學沉積法、化學氣相沉積法等。如采用電化學法在氧化鋁模板的基礎上，通過噴金以及電化學作用可制備得到硫化鈷納米線，但采用該方法制作的費用昂貴。采用溶膠-凝膠沉積和化學氣相沉積等手段也可以制備硫化鈷低維納米材料，但工藝過程比較復雜，設備要求高，產物可控性差。總之采用現有方法制備硫化鈷納米結構材料存在多種缺陷，對設備、工藝條件的要求相當苛刻，需要高溫，高真空甚至是龐大的電化學設備裝置。

發明內容

為克服現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于多孔陽極氧化鋁模板的硫化鈷納米管或納米線的制備方法。本發明的所需設備簡單、操作工藝便利；通過調節多孔陽極氧化鋁模板孔洞尺寸，易于實現對納米管或納米線的范圍和長度進行精確控制。

本發明的技術方案為：一種制備硫化鈷納米管、納米線的方法包括以下步驟：(a)提供具有規則排列孔洞結構的氧化鋁模板，其用作生產納米線的模板。可以按照文獻資料提供的二次陽極氧化法制備氧化鋁模板(如Masuda?H，Fukuda?K，Science，1995；268：1466-1468.)，也可以從市場上購買；(b)將含有氯化鈷和硫脲(1∶1)的混合溶液填充進氧化鋁模板孔洞中，可采用真空抽濾、超聲波處理等方法。(注：這些是通用的方法)(c)采用分步升溫法先將反應溫度設定為60-80℃，待混合液中出現沉淀，并伴有氣體生成后，再將溫度升高到90-100℃，并在此溫度下反應20-60分鐘。接著對其用水清洗干燥；(d)將其孔中置有納米線或納米管的氧化鋁模板置于強堿溶液中約5-10分鐘腐蝕掉氧化鋁模板，制得尺寸可控的硫化鈷納米管或納米線。

相對于現有技術的有益效果是，其一，對制得的產物分別用X射線衍射儀、場發射掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡來進行表征，從得到的X射線衍射譜圖、掃描電鏡照片、透射電鏡照片和對應的選區電子衍射照片可知：產物的成分為硫化鈷。產物的形態為納米線或納米管。納米線和納米管是由單晶晶粒組成的。其二，該方法的操作簡單、成本低廉、對環境無污染，屬綠色環保型制備。僅通過硫脲的加熱分解以及硫離子與鈷離子間的化學反應便可在通孔氧化鋁模板納米孔道里沉積硫化鈷納米管或納米線。其三、采用分步升溫法，實現了低溫、常壓下制備硫化鈷納米管和納米線。克服了以往制備方法所需高溫、高壓等條件。其四，該方法對制得的納米管或納米線的尺寸可人為地進行有效控制。

附圖說明

以下結合附圖對本發明進一步說明：

圖1為本發明工藝流程圖；

圖2為對本發明制備的硫化鈷納米管陣列的成分使用Phillips?D8型X射線衍射(XRD)儀進行表征的結果圖；

圖3a-e為對本發明制備的硫化鈷納米管陣列的微觀結構使用日立S-4800型場發射掃描電子顯微鏡(FESEM)和JEM-200CX型透射電子顯微鏡(TEM)進行表征的結果照片；

其中圖3a為低倍FESEM照片；

圖3b為圖3a的放大了的FESEM照片；

圖3c是能譜圖(EDS)；

圖3d為用2MNaOH溶液完全溶解氧化鋁模板后得到的納米管TEM照片；

圖3e為單根納米管的選區電子衍射圖；