CN104389002A - 一种二氧化锆纳米管及其制备方法 - Google Patents

一种二氧化锆纳米管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氧化锆纳米管的制备方法，主要包括以下步骤：1)裁剪锆片，用砂纸打磨光滑后放入丙酮中超声清洗，以清洗掉锆片表面的有机物；2)将锆片放入含有氯化铵和氟化铵的乙二醇电解液中，锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压通电处理，进行预氧化；3)将经过预氧化的锆片放入乙二醇溶液中超声清洗；4)将锆片放入含有氯化铵、氟化铵和硼酸和硫脲的乙二醇电解液中，锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压通电处理，取出用蒸馏水洗净晾干，得到二氧化锆纳米管。采用本发明制得的二氧化锆纳米管，管形均匀整齐，管壁较薄，管径为240-260nm，有利于进一步在其中组装纳米粒子以组装成复合纳米材料。

Description

一种二氧化锆纳米管及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米管制备领域，尤其是一种二氧化锆纳米管及其制备方法。
背景技术
一维纳米材料由于其有限的尺寸和较高的比表面积表现出许多新奇的物理性质。尤其是纳米管，其中空结构使得其比表面积大，催化活性高。常见的纳米管的制备方法有：模板合成法，阳极氧化法，水热合成法三种。模板法制备的纳米管管径大，制备过程及工艺复杂，产量有限，限制了实际运用。水热法操作简单，成本低廉，有利于工业化生产，适合实验室的研究。现在比较成熟的合成纳米管的技术是阳极氧化法，它操作简单，性质可控。目前用阳极氧化法已成功地合成了许多金属氧化物纳米管，例如如Al2O3纳米管、TiO2纳米管等，但关于ZrO2纳米管研究报道还比较少，且制得的ZrO2纳米管的管径较小，不利于在管中装入无机、有机、金属或磁性纳米粒子组装成复合纳米材料，以进一步改善纳米材料的光电、电磁及催化性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种二氧化锆纳米管的制备方法，以扩大二氧化锆纳米管的管径，增大二氧化锆纳米管的比表面积，使二氧化锆纳米管的管径和管壁更均匀。
本发明的二氧化锆纳米管的制备方法为：1)裁剪锆片，用砂纸打磨光滑后放入丙酮中超声清洗30-60min，以清洗掉表面的有机物；2)将锆片放入含有0.1-3mol/L氯化铵和0.1-3mol/L氟化铵的乙二醇电解液中，锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压10-20V通电处理20-60min，进行预氧化；3)将经过预氧化的锆片放入乙二醇溶液中超声清洗30-60min；4)将锆片放入含有0.1-3mol/L氯化铵、1-6mol/L氟化铵和0.05-1mol/L硼酸和0.05-1mol/L硫脲的乙二醇电解液中,锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压20-80V通电处理30-90min，取出用蒸馏水洗净晾干，得到二氧化锆纳米管。优选地，2)中所述氯化铵的浓度为1mol/L、所述氟化铵的浓度为1mol/L，所述恒压电位为15V；3)中所述氯化铵的浓度为2mol/L，所述氟化铵的浓度为4mol/L，所述硼酸的浓度为0.5mol/L，硫脲的浓度为0.3mol/L，所述恒压电位为40V。
本发明还要求保护一种采用上述方法制得的二氧化锆纳米管，所述二氧化锆纳米管管形均匀整齐，管壁较薄，管径为240-260nm。
有益效果
本发明的二氧化锆纳米管管形均匀整齐，管壁较薄、管径较大且均匀性好，有利于在其中装入纳米粒子以组装成复合纳米材料，进一步改善二氧化锆纳米管的光电、电磁及催化性能。本发明的制备方法，工艺简单、操作方便、成本低，再现性好。
附图说明
图1为本发明的二氧化锆纳米管SEM图。
具体实施方式
现结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
将锆片裁剪为长3.0cm、宽1.0cm的矩形，然后用砂纸打磨光滑后放入丙酮中超声清洗30min，所述超声清洗时间可以更长或更短，以能清除锆片表面的有机物为宜。用电夹夹住二氧化锆的一端，另一端浸入含有1mol/L氯化铵和1mol/L氟化铵的电解液中，以锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压15V通电处理30min，进行预氧化。将经过预氧化的锆片放入乙二醇溶液中超声清洗30min，再将其放入含有2mol/L氯化铵、4mol/L氟化铵和0.5mol/L硼酸和0.3mol/L硫脲的乙二醇电解液中,锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压40V通电处理60min，取出用蒸馏水洗净晾干，即制得二氧化锆纳米管。所述二氧化锆纳米管的SEM图如图1所示。由图中可见，采用本发明的方法制得的二氧化锆纳米，其管径粗，管径约为250nm，并且管形均匀整齐，管壁较薄，这对提高ZrO2的比表面积和孔体积是非常有益，能够体现大的比表面，且有利于进一步在其中装入纳米粒子以组装成复合纳米材料，改善二氧化锆纳米管的光电、电磁及催化性能。
实施例2
将锆片裁剪为长3.0cm、宽1.0cm的矩形，然后用砂纸打磨光滑后放入丙酮中超声清洗60min，所述超声清洗时间可以更长或更短，以能清除锆片表面的有机物为宜。用电夹夹住二氧化锆的一端，另一端浸入含有0.1mol/L氯化铵和0.1mol/L氟化铵的电解液中，以锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压30V通电处理20min，进行预氧化。将经过预氧化的锆片放入乙二醇溶液中超声清洗60min，再将其放入含有3mol/L氯化铵、6mol/L氟化铵和1mol/L硼酸和1mol/L硫脲的乙二醇电解液中，锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压20V通电处理90min，取出用蒸馏水洗净晾干，也可制得二氧化锆纳米管。
实施例3
将锆片裁剪为长3.0cm、宽1.0cm的矩形，然后用砂纸打磨光滑后放入丙酮中超声清洗30min，所述超声清洗时间可以更长或更短，以能清除锆片表面的有机物为宜。用电夹夹住二氧化锆的一端，另一端浸入含有3mol/L氯化铵和3mol/L氟化铵的电解液中，以锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压10V通电处理60min，进行预氧化。将经过预氧化的锆片放入乙二醇溶液中超声清洗30min，再将其放入含有0.1mol/L氯化铵、1mol/L氟化铵和0.05mol/L硼酸和0.05mol/L硫脲的乙二醇电解液中，锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压80V通电处理30min，取出用蒸馏水洗净晾干，也可制得二氧化锆纳米管。
本发明制备的二氧化锆纳米管管形均匀整齐，管壁较薄、管径较大且均匀性好，有利于进一步在其中装入纳米粒子以组装成复合纳米材料，改善二氧化锆纳米管的光电、电磁及催化性能；且本发明的制备方法，工艺简单、操作方便、成本低，稳定性好、重复度高。

Claims (4)

1.一种二氧化锆纳米管的制备方法，包括以下步骤：1)裁剪锆片，用砂纸打磨光滑后放入丙酮中超声清洗30-60min，以清洗掉表面的有机物；2)将锆片放入含有0.1-3mol/L氯化铵和0.1-3mol/L氟化铵的乙二醇电解液中，锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压10-20V通电处理20-60min，进行预氧化；3)将经过预氧化的锆片放入乙二醇溶液中超声清洗30-60min；4)将锆片放入含有0.1-3mol/L氯化铵、1-6mol/L氟化铵和0.05-1mol/L硼酸和0.05-1mol/L硫脲的乙二醇电解液中,锆片做阳极，石墨片做阴极，采用恒压20-80V通电处理30-90min，取出用蒸馏水洗净晾干，得到二氧化锆纳米管。
2.根据权利要求1所述的二氧化锆纳米管的制备方法，其特征在于：2)中所述氯化铵的浓度为1mol/L、所述氟化铵的浓度为1mol/L，所述恒压电位为15V。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化锆纳米管的制备方法，其特征在于：3)中所述氯化铵的浓度为2mol/L，所述氟化铵的浓度为4mol/L，所述硼酸的浓度为0.5mol/L，硫脲的浓度为0.3mol/L，所述恒压电位为40V。
4.一种二氧化锆纳米管，其特征在于：采用权利要求3所述的二氧化锆纳米管的制备方法制得，所述二氧化锆纳米管管形均匀整齐，管径为240-260nm。
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