[發明專利]一種三氧化鎢納米帶自組裝成微納米星的制備方法

有效

• 申請號: 201610365424.7
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN106044858B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 樓冬;鄒友生;董宇航
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C01G41/02
• 分類號: C01G41/02;B82Y40/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 馬魯晉

技術領域

本發明涉及金屬氧化物半導體納米材料制備技術領域，特別是一種可應用于電致變色、超級電容器、光電響應以及氣敏傳感的氧化鎢納米帶自組裝成微納米星的制備方法。

背景技術

三氧化鎢的晶體結構屬于ReO₃型，與鈣鈦礦ABO₃結構很相似，只是W原子占據著B的位置，而A位置上無原子。如果單純考慮化學計量比，三氧化鎢中鎢氧比為1：3，其理想晶體結構可以看作由中心的W原子和圍繞在W原子周圍的6個O原子所組成鎢氧八面體[WO₆]經過共頂點連接而成，八面體之間有許多空隙，形成了各種通道。實際中，三氧化鎢無法嚴格滿足化學計量比，非化學計量比的WO₃為N型半導體，通常WO_3-x(X＝0～1)表示，禁帶寬度約為2.8eV。三氧化鎢具有獨特的物理和化學性能，在氣敏檢測、電化學、電致變色、光催化等領域具有廣泛的應用前景。

低維度半導體納米材料以其獨特物理化學性能引起了廣泛的關注，低維納米結構三氧化鎢納米材料(例如納米片、納米帶、納米線等等)是一種非常重要的功能材料，其性能和應用與其微觀結構和形貌有很大關聯。例如，電致變色材料性能主要取決于離子在電致變色材料中的離子擴散速度；超級電容器的性能與電荷在電極材料中的傳輸速度有很大關聯等等，而這些性能又與所用材料的比表面積有直接關系。近年來，由于具有較高的比表面積以及在電化學和傳感領域潛在的應用前景，低維納米氧化鎢制備、性能和應用等方面得到了廣泛研究，并已成功制備出多種形式的納米結構。Sun等(Nature Communications,2014,5:3813)將P123作為表面活性劑添加到由六氯化鎢和乙醇配置好的前驅體中，在110℃的條件下保溫兩個小時可以得到形狀較為均一的三氧化鎢納米片。Le Houx N等人(The Journal of Physical Chemistry C,2009,114:155)通過WCl₆和芐醇，采用微波加熱方式獲得了三氧化鎢納米顆粒，平均粒徑為6nm，比表面積為140m²g^-1。Lee等人(Sensors Actuators B,2009,142:236)以鎢酸鈉和葡萄糖在1:30摩爾比的條件下，將碳球作為模板，通過水熱和高溫煅燒的方式獲得了帶有孔洞的三氧化鎢微球，該方法獲得的材料對NO₂氣體具有良好的氣敏響應性能。Yin(Crystal Growth&Design.2013,13:759)等人利用鎢酸鈉和鹽酸配制成鎢酸溶膠作為前驅體溶液，用甘氨酸作為輔助劑在180℃條件下水熱十個小時，得到了由六方相WO₃納米帶自組裝成納米星，并應用于超疏水涂層，其接觸角為153.55°。

近年來，納米組裝體系越來越受到關注，低維簡單納米結構單元組裝正逐漸成為納米材料研究的新熱點。低維納米結構單元有序組裝成三維甚至更高的結構，將能更有效提升納米電子器件的性能。中國專利(201510656126.9)公布了一種花狀氧化鎢納米材料的制備方法，該技術采用水熱法，通過有機酸為表面活性劑成功制備了氧化鎢納米片，并自組裝成氧化鎢納米花球。然而目前尚未見不采用表面活性劑制備氧化鎢納米帶并自組裝成微納米星的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三氧化鎢納米帶自組裝成微納米星的制備方法。

實現本發明目的的解決技術方案為：一種三氧化鎢納米帶自組裝成微納米星的制備方法，利用溶劑熱法，以鎢源、醇類溶劑、雙氧水為原料，通過改變前驅體溶劑、反應時間、反應溫度，得到不同形貌和尺寸的二維氧化鎢納米帶，納米帶進一步通過自組裝形成尺寸可控和形貌均一的三維結構氧化鎢微納米星，具體包括以下步驟：

步驟1、向反應容器中加入去乙醇和鎢源。

步驟2、向反應容器中加入雙氧水攪拌至鎢源全部溶解，溶液變為黃綠色，形成均一穩定的膠體。

步驟3、將反應容器中的膠體溶液轉移至反應釜中升溫至設定溫度，并保溫。

步驟4、反應結束后，隨爐冷卻至室溫。

步驟5、去除反應釜中上層清液，將反應釜底部產物用有機溶劑反復清洗離心，得到沉淀，所述沉淀即為三氧化鎢納米帶自組裝而形成的微納米星。