[發明專利]一種多孔MoO3

有效

• 申請號: 202210449720.0
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114892271B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 謝奎;席少波
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B25/18;H01G11/46;C09K9/00;B01J23/28
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 羅麗蓮;張瑩

本申請公開了一種多孔MoOsubgt;3/subgt;單晶材料及其制備方法和應用，所述多孔MoOsubgt;3/subgt;單晶材料中含有納米孔道；所述納米孔道為10nm～50nm。該材料具有首次報道的納米孔道結構以及大尺寸(010)面MoOsubgt;3/subgt;納米孔單晶結構；該制備方法利用金屬鉬酸鹽與MoN之間通過固相擴散氮化轉成MoN多孔單晶，以MoN多孔單晶為襯底，最終氧化多孔MoN生長出多孔MoOsubgt;3/subgt;單晶，其余產物完全揮發，產物純度高；并且該方法操作簡單、重復性好、價格低廉。

技術領域

本申請涉及一種多孔MoO₃單晶材料及其制備方法和應用，屬于單晶制備領域。

背景技術

氧化鉬(MoO₃)是一類重要的過渡金屬氧化物半導體，其用途十分廣泛。MoO₃具有獨特的寬禁帶，適合于紫外光探測。α-MoO₃半導體的帶隙高達3.0-3.4eV，MoO₃材料已被應用于光致變色、電致變色器件、晶體管、濕度傳感器、氣體傳感器、光電探測器，電化學反應電極、催化等領域。作為一種過渡半導體金屬氧化物，在高溫下容易部分結構失去氧而變成缺氧狀態，是有機分子的強吸附劑，是揮發性有機化合物(VOC)化學傳感器的最佳選擇。MoO₃對多種有機物有良好的傳感器響應。作為一種寬頻帶隙半導體材料，其微納米級別結構在氣敏特性和光催化領域都有優良性能，在氣敏領域，MoO₃對氣體表現出優異的氣敏性能。

制備MoO₃目前可用熔融法、水熱法、固相化學法、溶膠-凝膠法、化學氣相沉積、物理氣相沉積、靜電紡絲、脈沖激光沉積等方法。然而這些方法要么是制備塊體材料，要么是制備微/納米尺度的MoO₃，結構和功能單一，例如熔融法制備的MoO₃單晶，有高度有序的周期性結構，然而其比表面積極小，很難作為高性能的氣敏材料、光催化材料、或者電催化電極材料。而納米材料雖然上述性能較好，但是納米結構的材料往往穩定性差，而且由于接觸電阻大，其導電性能差，大大影響了在光電領域的應用。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種多孔MoO₃單晶材料。

多孔MoO₃單晶材料具有納米孔道結構，大尺寸(010)面MoO₃納米孔單晶。多孔MoO₃單晶結合了單晶的穩定性、良好的導電性、和納米材料大的比表面積，是一種兼具塊體材料優勢和納米材料優勢的新材料，具有更加廣泛的應用，可作為高穩定性的催化材料、高性能、高穩定性的電化學反應電極材料、及高性能的光致變色、氣敏材料等。結構排列良好并且高度有序的單晶材料會對電子的傳輸起著至關重要的作用。制備高度有序排列大尺寸納米孔結構的單晶，不僅增大了它的比表面積，有序排列也為載流子的快速傳輸提供了有利通道，這樣的結構使其光學的吸收增強，進而提高了傳感器的性能，另外單晶結構的材料其穩定性大大優于納米材料。作為電化學反應的電極材料，相較與納米材料穩定性高，相較與一般的無孔單晶，具有更大的比表面積，是一種結合了塊體單晶高度穩定性和納米材料大比表面的一種新型氧化物單晶材料。

一種多孔MoO₃單晶材料，所述多孔MoO₃單晶材料中含有納米孔道；

所述納米孔道為10nm～50nm。

可選地，所述納米孔道為10nm～15nm。

可選地，所述納米孔道獨立地選自10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm中的任意值或任意兩者之間的范圍值。

可選地，所述多孔MoO₃單晶材料為多孔MoO₃單晶。

可選地，所述多孔MoO₃單晶晶體的尺寸為0.1cm～30cm；