CN101439883A - Nb2O5一维纳米材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种Nb2O5一维纳米材料及其制备方法，该Nb2O5一维纳米材料为Nb2O5纳米棒，长度为几百纳米到几十个微米，直径几十到几百纳米。制备方法为：将铌单质粉末和蒸馏水混合，在高压釜中充分搅拌，反应物在423－478K下反应3－30天，然后过滤，在323－373K下干燥12－24h得到最终产品。本发明采用简单的水热方法制备，操作过程简单，原料易得，成本低廉，溶剂无毒无害环境友好，可以大量合成，制备的Nb2O5纳米棒性能优越，用途广泛，适合大规模推广，具有显著的经济效益。

Description

Nb2O5一维纳米材料及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料，更具体涉及一种Nb2O5一维纳米材料及其制备方法。
背景技术
Nb2O5在光电催化、太阳能电池、生物传感器和锂离子电池等方面具有潜在的应用，但有关Nb2O5纳米棒合成的研究报道较少，目前报道的一维纳米Nb2O5的合成方法主要有三种，一、低温等离子处理法，该法需要大型设备，成本高；二、高温下层状K4Nb6O17的剥离，反应温度高于1000℃，成本高，能耗大；三、铌单质和尿素溶液水热反应后再高温焙烧，反应操作复杂。目前还未有金属单质粉末和水在水热反应条件下直接制备Nb2O5纳米棒的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种Nb2O5一维纳米材料及其制备方法，采用简单的水热方法制备，操作过程简单，原料易得，成本低廉，溶剂无毒无害环境友好，可以大量合成，制备的Nb2O5纳米棒性能优越，用途广泛，适合大规模推广，具有显著的经济效益。
本发明Nb2O5一维纳米材料为Nb2O5纳米棒，长度为几百纳米到几十个微米，宽度几十到几百纳米。
本发明的Nb2O5一维纳米材料的制备方法：将蒸馏水与铌单质粉末混合，在高压釜中充分搅拌，反应物在423-478K下反应3-30天，然后过滤，在323-373K下干燥12-24h得到最终产品。
本发明的显著优点是：本发明在较低温度下和不添加任何表面活性剂和模板剂的条件下，用简单的水热方法制备出了Nb2O5纳米棒，操作过程简单，原料易得，成本低廉，溶剂无毒无害环境友好，可以大量合成，制备的Nb2O5纳米棒性能优越，用途广泛，是很好的新能源材料，可用于光电催化，太阳能电池，传感器和锂离子电池等方面；适合大规模推广，具有显著的经济效益。
附图说明
图1是本发明的Nb2O5一维纳米材料的扫描电镜形貌图。
图2是本发明的Nb2O5一维纳米材料的透射电镜图。其中a部分是Nb2O5一维纳米材料的低倍透射电镜图，b部分是Nb2O5一维纳米材料的高分辨透射电镜图。
具体实施方式
将铌单质粉末直接和蒸馏水混合，在带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中充分搅拌，溶液填充体积为容器的50～75％，反应物在423-478K下反应3-30天，然后过滤，在323-373K下干燥12-24h得到最终产品。
铌单质粉末和蒸馏水的用量为：蒸馏水用量，其体积为反应釜容积的50～75％，铌单质粉末的用量与蒸馏水的用量的质量比为1∶50～1∶3750。
合成的纳米棒长度约为几百纳米到几十个微米，直径几十到几百纳米。
以下是本发明的几个具体实施例，但是本发明不仅限于此。
实施例1
铌单质粉末和蒸馏水的用量为：0.01g铌单质粉末和37.5ml蒸馏水，质量比为1∶3750。
将铌单质粉末和蒸馏水混合，在带有50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中充分搅拌，溶液填充量为容器的75％，反应物在423K下反应3天，然后过滤，在323K下干燥12h得到最终产品。
实施例2
铌单质粉末和蒸馏水的用量为：0.05g铌单质粉末和30ml蒸馏水，质量比为1∶600。
将铌单质粉末和蒸馏水混合，在带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中充分搅拌，溶液填充度为60％，反应物在478K下反应30天，然后过滤，在373K下干燥24h得到最终产品。
实施例3
铌单质粉末和蒸馏水的用量为：0.08g铌单质粉末和30ml蒸馏水，质量比为1∶375。
将铌单质粉末和蒸馏水混合，在带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中充分搅拌，溶液填充度为60％，，反应物在453K下反应15天，然后过滤，在353K下干燥10h得到最终产品。
实施例4
铌单质粉末和蒸馏水的用量为：0.25g铌单质粉末和37.5ml蒸馏水，质量比为1∶150。
将铌单质粉末和蒸馏水混合，在带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中充分搅拌，溶液填充度为75％，反应物在468K下反应30天，然后过滤，在363K下干燥15h得到最终产品。

Claims (4)

1.一种Nb2O5一维纳米材料，其特征在于：所述Nb2O5一维纳米材料为Nb2O5纳米棒，长度为几百纳米到几十个微米，直径几十到几百纳米。
2.一种如权利要求1所述的Nb2O5一维纳米材料的制备方法，其特征在于：将蒸馏水与铌单质粉末混合，在高压釜中充分搅拌，反应物在423-478K下反应3-30天，然后过滤，在323-373K下干燥12-24h得到最终产品。
3.根据权利要求2所述的Nb2O5一维纳米材料的制备方法，其特征在于：所述高压釜采用带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜，溶液填充体积为容器体积的50～75％。
4.根据权利要求2所述的Nb2O5一维纳米材料的制备方法，其特征在于：所述铌单质粉末和蒸馏水的用量为：蒸馏水用量，其体积为反应釜容积的50～75％，铌单质粉末的用量为0.01～0.5g，其与蒸馏水的用量的质量比为1∶50～1∶3750。
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