CN102226298B - 一种金属氧化物纳米线的制备方法 - Google Patents

一种金属氧化物纳米线的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金属氧化物纳米线的制备方法，属于纳米材料技术领域。以金属粉和氟碳化合物为反应物；将金属粉和氟碳化合物混合均匀，得到混合物；将混合物放入到高温反应炉中，通入氧气，加热，金属粉和氟碳化合物发生自蔓延高温反应，反应结束后，冷却至室温，得到金属氧化物纳米线；金属粉为铝粉、镁粉、硅粉、钛粉或硼粉中的一种；氟碳化合物为氟化石墨或聚四氟乙烯粉中的一种。本发明的方法工艺简单、成本低廉、无溶剂，且制备的金属氧化物纳米线的纯度高，分散性好。

Description

一种金属氧化物纳米线的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属氧化物纳米线的制备方法，属于纳米材料技术领域。
背景技术
纳米材料研究是国内外先进材料和功能材料研究热点。一维纳米材料是物质在纳米尺度上一种特殊结构，氧化铝纳米线由于具有氧化铝纤维良好的力学、电学、与基体易于复合等突出的优点，在电分析、吸附过滤、增强材料、催化载体、生物材料等方面展现出潜在的应用前景，引起人们的特别关注。
国内外关于制备一维纳米材料的方法很多，主要为：激光烧蚀法、电弧放电法、蒸汽冷凝法、溶液-液相-固相法、电化学沉积法、模板法等。
燃烧合成或称为自蔓延高温合成，是前苏联科学家Merzhanov于1967年在研究火箭固体推进剂燃烧问题时提出的材料合成新工艺。该方法属于整体加热燃烧反应，节省能源；工艺过程简单反应转化率高；反应速度快，节省时间；并且高升温和高冷却速率使得产物中缺陷和非平衡相比较集中，部分产物带有传统方法所不具备的特殊性质，如高的催化活性，可以制备具有超性能的材料。
在目前已报道的氧化铝纳米线的制备方法中，或者需要特定的反应条件；或者需要特殊反应设备，有的涉及到复杂的模板制作过程；或者需要昂贵的试剂以及有毒的介质等等。因此，限制了一维纳米氧化铝材料的大规模应用和发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中制备金属氧化物纳米线存在的问题，尤其是制备氧化铝纳米线，提出一种金属氧化物纳米线的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种金属氧化物纳米线的制备方法，以金属粉和氟碳化合物为反应物，具体步骤为：
1)将金属粉和氟碳化合物混合均匀，得到混合物；
2)将步骤1)得到的混合物放入到高温反应炉中，通入氧气，加热，金属粉和氟碳化合物发生自蔓延高温反应，反应结束后，冷却至室温，得到金属氧化物纳米线。
上述步骤1)中金属粉为铝粉、镁粉、硅粉、钛粉或硼粉中的一种；氟碳化合物为氟化石墨或聚四氟乙烯粉中的一种。
上述步骤2)中加热的温度为混合物发生点火温度以上、所生成的氧化物熔点以下；
上述步骤2)中在反应结束后还可以保温5～60min，然后再冷却至室温。
上述步骤2)中的高温反应炉为马弗炉或管式炉中的一种。
通过X射线衍射判定燃烧反应后得到产物组分，根据扫描电子显微镜图像分析产物的形貌。
有益效果
本发明的方法工艺简单、成本低廉、无溶剂，且制备的金属氧化物纳米线的纯度高，分散性好。
附图说明
图1为实施例1得到的氧化铝钠米线的扫描电子显微镜图像；
图2为实施例1得到的氧化铝纳米线的X射线衍射图像。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限定于以下实施例。
实施例1
1)将200目铝粉和氟化石墨按照摩尔比1∶1混合均匀，得到混合物；
2)将步骤1)得到的混合物放入到马弗炉中，通入氧气，加热到900℃，铝粉和氟化石墨发生自蔓延高温反应，反应结束后保温5min，冷却至室温，得到氧化铝纳米线，其扫描电子显微镜图像如图1所示，X射线衍射图像如图2所示。
实施例2
1)将400目铝粉和氟化石墨按照摩尔比1∶1混合均匀，得到混合物；
2)将步骤1)得到的混合物放入到马弗炉中，通入氧气，加热到900℃，铝粉和氟化石墨发生自蔓延高温反应，反应结束后保温15min，冷却至室温，得到氧化铝纳米线。
实施例3
1)将400目铝粉和氟化石墨按照摩尔比1∶1混合均匀，得到混合物；
2)将步骤1)得到的混合物放入到马弗炉中，通入氧气，加热到1000℃，铝粉和氟化石墨发生自蔓延高温反应，反应结束后保温30min，冷却至室温，得到氧化铝纳米线。
实施例4
1)将400目铝粉和氟化石墨按照摩尔比1∶2混合均匀，得到混合物；
2)将步骤1)得到的混合物放入到马弗炉中，通入氧气，加热到900℃，铝粉和氟化石墨发生自蔓延高温反应，反应结束后保温60min，冷却至室温，得到氧化铝纳米线。
实施例5
1)将400目铝粉和聚四氟乙烯粉按照摩尔比4∶1混合均匀，得到混合物；
2)将步骤1)得到的混合物放入到高温管式炉中，通入氧气，加热到900℃，铝粉和聚四氟乙烯粉发生自蔓延高温反应，反应结束后保温5min，冷却至室温，得到氧化铝纳米线。
实施例6
1)将400目镁粉和氟化石墨按照摩尔比1∶1混合均匀，得到混合物；
2)将步骤1)得到的混合物放入到马弗炉中，通入氧气，加热到一定的温度，镁粉和氟化石墨发生自蔓延高温反应，反应结束后保温5min，冷却至室温，得到氧化镁纳米线。

Claims (4)

1.一种金属氧化物纳米线的制备方法，其特征在于：以金属粉和氟碳化合物为反应物，具体步骤为：
1)将金属粉和氟碳化合物混合均匀，得到混合物；
2)将步骤1)得到的混合物放入到高温反应炉中，通入氧气，加热，金属粉和氟碳化合物发生自蔓延高温反应，反应结束后，冷却至室温，得到金属氧化物纳米线；
上述的金属粉为铝粉或镁粉中的一种；
上述的氟碳化合物为氟化石墨或聚四氟乙烯粉中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种金属氧化物纳米线的制备方法，其特征在于：加热的温度为混合物发生点火温度以上、所生成的氧化物熔点以下。
3.根据权利要求1所述的一种金属氧化物纳米线的制备方法，其特征在于：在步骤2)中反应结束后保温5～60min，再冷却至室温。
4.根据权利要求1所述的一种金属氧化物纳米线的制备方法，其特征在于：高温反应炉为马弗炉或管式炉中的一种。
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