[發(fā)明專利]一種In2O3/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410004758.2
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103706350A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧啟芳;趙飛
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J23/08
• 分類號: B01J23/08;B82Y30/00;B82Y40/00;A62D3/17;A62D101/26;A62D101/28
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化物納米管的制備，具體涉及一種In₂O₃/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管及其制備方法與應(yīng)用，屬于無機(jī)材料化學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由兩種或兩種以上的化學(xué)成分有效地結(jié)合而構(gòu)建的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，由于異質(zhì)界面的存在，具有多功能性，甚至全新的功能特性，并已經(jīng)引起納米材料在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用革命，例如在催化、光電器件、傳感器等方面(參見：Adv.Mater.,2004,16,1151)。目前，人們已經(jīng)報道了多種異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料，比如金屬～金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)、金屬～聚合物異質(zhì)結(jié)構(gòu)、無機(jī)～無機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)、無機(jī)半導(dǎo)體～金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)、無機(jī)～有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體～碳納米管異質(zhì)結(jié)構(gòu)等(參見：Nano?Letters,2012,12,2888)。為達(dá)到納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的可控制備，許多制備方法被提出并得以不斷改進(jìn)，包括化學(xué)氣相沉積、受控固相反應(yīng)和固反應(yīng)、電化學(xué)沉積、模板法、靜電紡絲技術(shù)等(參見：Chem.Rev.,2012,112,2833)。

靜電紡絲技術(shù)始于上個世紀(jì)30年代，是制備納米纖維的主要方法之一。由于操作工藝的簡便性以及較廣泛的適用性，近年來引起了人們的普遍重視。由于靜電紡絲制備出的納米纖維有著特殊的電學(xué)、磁學(xué)以及光學(xué)等方面的性質(zhì)，因而在醫(yī)藥、工業(yè)、國防等方面具有巨大的應(yīng)用潛力(參見：Adv.Mater.,2003,5,353)。到目前為止，人們已經(jīng)成功合成了例如碳材料、陶瓷材料以及聚合物材料的納米纖維。但現(xiàn)有的靜電紡絲技術(shù)往往只能制得實心的納米纖維而非納米管狀材料(參見：J.Phys.Chem.C2011，115，362)，如CN101905974、CN102251305。

此外，CN103334179也報道了一種制備中空結(jié)構(gòu)氧化銦納米纖維的方法，該方法采用聚偏氟乙烯納米纖維為模版，通過燒結(jié)工藝，制得中空結(jié)構(gòu)氧化銦納米纖維，該方法的缺陷在于工序復(fù)雜繁瑣，對納米管狀結(jié)構(gòu)的壁厚等不容易控制。

目前，采用靜電紡絲技術(shù)直接制備In₂O₃/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管，未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種In₂O₃/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管及其制備方法與應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種In₂O₃/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管，是由In₂O₃納米顆粒和ZnO納米顆粒構(gòu)成，ZnO納米顆粒的粒徑為15～50nm，In₂O₃納米顆粒的粒徑為10～20nm；該納米管內(nèi)徑為300～340nm，外徑為360～400nm，壁厚為10～50nm。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的In₂O₃/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管的長度為500nm～5mm。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的In₂O₃/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管由ZnO納米顆粒和In₂O₃納米顆粒自由分布構(gòu)成；更優(yōu)選的，In₂O₃/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管的壁厚為15～30nm，進(jìn)一步優(yōu)選20nm。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的金屬元素Zn和In的摩爾比為1：(0.1～5.0)。

根據(jù)本發(fā)明，一種In₂O₃/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管的制備方法，步驟如下：

(1)將醋酸鋅和硝酸銦溶解在由去離子水和無水乙醇組成的混合溶劑中，加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP）至粘度為0.1～1.0Pa·S，攪拌均勻，得到可紡性溶膠；

所述的金屬元素Zn和In的摩爾比為1：(0.1～5.0)，所述的混合溶劑中去離子水和無水乙醇的體積比為1：(0.2～8.0)；所述的聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量為100萬～200萬；

(2)將步驟(1)制得的可紡性溶膠靜電紡絲，制得前驅(qū)體纖維；

靜電紡絲的條件：可紡性溶膠的噴出速率為0.05～3.0mL/h，電壓為10～28kV，靜電紡絲溫度控制在20～35℃；