CN102910595A

CN102910595A - 一种超细碲纳米线的宏量制备方法

Info

Publication number: CN102910595A
Application number: CN2012104281096A
Authority: CN
Inventors: 俞书宏; 王恺; 阳源
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明提供了一种超细碲纳米线的宏量制备方法，包括以下步骤：亚碲酸钠和还原剂在聚乙烯吡咯烷酮pH值调节剂的作用下发生反应，得到反应混合物；用冷水急速冷却所述反应混合物得到碲纳米线母液，加溶剂提取后得到碲纳米线。本发明反应得到反应混合物后，采用冷水对其进行急速冷却制备碲纳米线，所得碲纳米线质量更均一，直径更细；进一步的，本发明通过优化制备条件，便于大量合成，易推广应用。

Description

一种超细碲纳米线的宏量制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备技术领域，尤其涉及一种超细碲纳米线的宏量制备方法。

背景技术

近年来，一维纳米材料如纳米线、纳米纤维、纳米棒、纳米带等等，由于其表现出来的独特的电学、光学、磁学等物理性能及化学性能，广泛的被应用于纳米电子器件、纳米激光器、纳米化学和生物传感器、纳米探针、纳米复合材料等方面。

目前，一维纳米材料的合成方法主要有气相生长合成法、气-液-固方法（VLS方法）、Solution-Liquid-Solid methods(SLS方法)、溶剂化热合成(solvothermal Methods)、Solution-Phase Methods Based on Capping Reagents、各向异性结晶生长法、模板法等。其中，碲化物由于具有一系列特殊的性能，对其一维纳米结构的研究也越来越多，其中大多数一维纳米结构的碲化物的合成都是通过化学模板法合成的，采用化学模板法合成一维纳米材料时，模板的质量直接影响了一维纳米材料的质量。

现有技术公开了很多利用模板法合成纳米材料，如美国化学会纳米》（AcsNano，2010年第4期，2307页）报道了以碲化银纳米线为模板通过化学转换成功地合成了碲化镉、碲化铅、碲化银和碲化铂纳米线；德国《先进功能材料》（Adv.Funct.Mater.，2008年20卷，3654页)报道了以碲纳米线为模板通过溶剂热法合成碲化铋-碲一维异质纳米结构；朱俊杰等发明了一种简单快速方法制得表面平滑的碲纳米线（CN1301346C）；MC，Kum等利用氧化铝模版合成了最小粒径40nm左右的碲化镉纳米线阵列（Kum M.C.,Yoo Y．B2008,19,325711），而这些方法合成的碲纳米线直径较粗，而且不均匀，不利于后续使用；另外，上述方法合成得到的碲纳米线产量较低，要得到大量产物，需进行多次重复实验，难以保证产物的质量和均一性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种超细碲纳米线的宏量制备方法，本发明提供的制备方法制备的碲纳米线直径较细，质量均一，且能够大量合成。

本发明提供了一种超细碲纳米线的宏量制备方法，包括以下步骤：

A）亚碲酸钠和还原剂在聚乙烯吡咯烷酮pH值调节剂的作用下发生反应，得到反应混合物；

B）用冷水急速冷却所述反应混合物得到碲纳米线母液，加溶剂提取后得到碲纳米线。

优选的，所述步骤B中所述冷水为0~4℃的冷却水。

优选的，所述步骤B具体为：

用冷水急速冷却所述反应混合物至室温得到碲纳米线母液，加溶剂提取后得到碲纳米线。

优选的，所述步骤B所述急速冷却的时间5~10min。

优选的，所述步骤A中pH值调节剂为氨水。

优选的，所述氨水的质量百分数为25%~30%。

优选的，所述步骤A中还原剂为水合肼。

优选的，所述水合肼的质量百分数为85%~92%。

优选的，所述步骤A所述加热温度为180℃~190℃。

优选的，所述步骤A所述加热时间为2~5小时。

与现有技术相比，本发明提供了一种超细碲纳米线的宏量制备方法，亚碲酸钠和还原剂在聚乙烯吡咯烷酮pH值调节剂的作用下发生反应，得到反应混合物；用冷水急速冷却所述反应混合物得碲纳米线母液，加溶剂提取后得到碲纳米线。本发明反应得到反应混合物后，采用冷水对其进行急速冷却制备碲纳米线，所得碲纳米线质量更均一，直径更细；进一步的，本发明通过优化制备条件，便于大量合成，易推广应用。实验结果表明，本发明制备的碲纳米线质量均一，碲纳米线直径为7~10nm，长度为上百微米，可一次性制备得到50g的碲纳米线。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片；

图2为本发明实施例2制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片；

图3为本发明实施例3制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片；

图4为本发明实施例4制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片；

图5为本发明实施例5制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片。

具体实施方式

在本发明中，亚碲酸钠和还原剂在聚乙烯吡咯烷酮pH值调节剂的作用下发生反应，得到反应混合物，本发明优选将表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮和碲源亚碲酸钠搅拌后溶于水中，迅速加入pH值调节剂和还原剂，将溶液转移至反应釜中，加热反应，得到反应混合物。其中，所述搅拌优选为机械搅拌；所述水优选为去离子水；所述pH值调节剂优选为氨水，所述氨水的质量分数优选为25%~30%，更优选为26%~28%；所述还原剂优选为水合肼，所述水合肼的质量分数优选为85%~92%，更优选为86%~90%；所述反应釜优选为聚四氟乙烯反应釜；所述反应釜体积优选为20~6000mL，更优选为50~5000mL；所述加热反应的温度优选为180℃~190℃，更优选为182℃~187℃；所述加热时间优选为2~5小时，更优选为3~4小时。本发明对聚乙烯吡咯烷酮的来源没有特殊限制，优选为市售，更优选为上海试剂公司的分子量约为40,000的产品。

将所述反应混合物用冷水急速冷却，得到碲纳米线母液，加入溶剂提取并干燥后得到碲纳米线。具体为用冷水急速冷却所述反应混合物至室温得到碲纳米线母液，加溶剂提取后得到碲纳米线；所述冷水优选为为0℃~4℃的冷却水，更优选为1℃~3℃的冷却水；所述急速冷却的时间优选为5~10min，更优选为6~8min，得到碲纳米线母液后，加入溶剂提取并干燥得到碲纳米线，所述溶剂优选为丙酮；本发明对所述干燥方式并无限制，本领域技术人员熟知的干燥方式即可，优选为置入真空干燥箱中干燥；所述干燥时间优选为过夜干燥，更优选为10小时。

本发明采用冷水对反应混合物进行急速冷却制备碲纳米线，所得碲纳米线质量更均一，直径更细；进一步的，本发明通过优化制备条件，便于大量合成，易推广应用。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的超细碲纳米线的宏量制备方法进行详细描述。

实施例1

将1.0g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）（上海试剂公司,分子量≈40,000）加入到盛有32mL去离子水的50mL聚四氟乙烯反应釜内衬中，机械搅拌均匀后将1.0g亚碲酸钠（Na₂TeO₃）加入上述溶液并搅拌均匀，迅速加入3.35mL质量百分数为25%的氨水和1.65mL质量百分数为85%的水合肼；把聚四氟乙烯反应釜放入缸套，置于烘箱中180℃加热反应3小时，反应结束后加入4℃的冷水在5min内冷却到室温得到碲纳米线的母液。用50mL的丙酮提取后，放入真空干燥箱中过夜干燥，得0.5g的碲纳米线产品。

用透射电子显微镜观察本发明实施例1制备得到的碲纳米线产品，结果见图1，图1为本发明实施例1制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片，由图1可以看出，碲纳米线质量均一，直径为7~10纳米，长度百微米以上。

实施例2

将2.0g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）（上海试剂公司,分子量≈40,000）加入到盛有64mL去离子水的100mL聚四氟乙烯反应釜内衬中，机械搅拌均匀后将2.0g亚碲酸钠（Na₂TeO₃）加入上述溶液并搅拌均匀，迅速加入6.70mL质量百分数为27%的氨水和3.30mL质量百分数为86%的水合肼；把聚四氟乙烯反应釜放入缸套，在183℃反应3小时，反应结束后加入4℃的冷水在5min内冷却到室温得到碲纳米线的母液。用100mL的丙酮提取之后，放入真空干燥箱中过夜干燥，得到1g的碲纳米线产品。

用透射电子显微镜观察本发明实施例2制备得到的碲纳米线产品，结果见图2，图2为本发明实施例2制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片，由图2可以看出，碲纳米线质量均一，直径为7~10纳米，长度百微米以上。

实施例3

将10.0g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）（上海试剂公司,分子量≈40,000）加入到盛有320mL去离子水的100mL聚四氟乙烯反应釜内衬中，机械搅拌均匀后将10.0g亚碲酸钠（Na₂TeO₃）加入上述溶液并搅拌均匀，迅速加入335.0mL质量百分数为28%的氨水和167.0mL质量百分数为87%的水合肼；把聚四氟乙烯反应釜放入缸套，在182℃反应3小时，反应结束后加入2℃的冷水在7min内冷却到室温得到碲纳米线的母液。用500mL的丙酮提取之后，放入真空干燥箱中过夜干燥，得到5g的碲纳米线产品。

用透射电子显微镜观察本发明实施例3制备得到的碲纳米线产品，结果见图3，图3为本发明实施例3制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片，由图1可以看出，碲纳米线质量均一，直径为7~10纳米，长度为百微米以上。

实施例4

将30.0g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）（上海试剂公司,分子量≈40,000）加入到盛有1000mL去离子水的1600mL聚四氟乙烯反应釜内衬中，机械搅拌均匀后将30.0g亚碲酸钠（Na₂TeO₃）加入上述溶液并搅拌均匀，迅速加入500mL质量百分数为28%的氨水和250mL质量百分数为90%的水合肼；把聚四氟乙烯反应釜放入缸套，在185℃反应3小时，反应结束后加入2℃的冷水在8min内冷却到室温得到碲纳米线的母液。用1500mL的丙酮提取之后，放入真空干燥箱中过夜干燥，得到15g的碲纳米线产品。

用透射电子显微镜观察本发明实施例4制备得到的碲纳米线产品，结果见图4，图4为本发明实施例4制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片，由图1可以看出，碲纳米线质量均一，直径为7~10纳米，长度为百微米以上。

实施例5

将100.0g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）（上海试剂公司,分子量≈40,000）加入到盛有3.5L去离子水的5L聚四氟乙烯反应釜内衬中，机械搅拌均匀后将100.0g亚碲酸钠（Na₂TeO₃）加入上述溶液并搅拌均匀，迅速加入1000mL质量百分数为30%的氨水和500mL质量百分数为92%的水合肼；把聚四氟乙烯反应釜放入缸套，在185℃反应5小时，反应结束后加入0℃的冷水在8min内冷却到室温得到碲纳米线的母液。用4L的丙酮提取之后，放入真空干燥箱中过夜干燥，得到50g的碲纳米线产品。

用透射电子显微镜观察本发明实施例5制备得到的碲纳米线产品，结果见图5，图5为本发明实施例5制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片，其中，图5（a）为本发明实施例5制备的碲纳米线的透射电子显微镜照片；图5（b）为本发明实施例5制备的碲纳米线的照片；图5（c）为本发明实施例5制备碲纳米线所用反应容器的照片。由图5可以看出，碲纳米线质量均一，直径为7~10纳米，长度为百微米以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种超细碲纳米线的宏量制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A）亚碲酸钠和还原剂在聚乙烯吡咯烷酮和pH值调节剂的作用下发生反应，得到反应混合物；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B中所述冷水为0~4℃的冷却水。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B具体为：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B所述急速冷却的时间5~10min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A中pH值调节剂为氨水。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氨水的质量百分数为25%~30%。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A中还原剂为水合肼。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水合肼的质量百分数为85%~92%。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A所述加热温度为180℃~190℃。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A所述加热时间为2~5小时。