CN1974402A - 一种制备金属氧化物多晶纳米管的方法 - Google Patents

一种制备金属氧化物多晶纳米管的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的制备金属氧化物多晶纳米管的方法,步骤如下:1)将多壁纳米碳管加到氯化钠水溶液中,超声分散,然后加入带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液,使聚丙烯胺氢氯化物包覆在多壁纳米碳管的表面;2)将步骤1)得到的产物加到带负电的聚苯乙烯磺酸钠溶液中,使聚苯乙烯磺酸钠包覆在步骤1)产物的表面;3)将步骤2)得到的产物加到带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液中,使聚丙烯胺氢氯化物包覆在步骤2)产物的表面;4)将步骤3)得到的产物分散在去离子水中,加入金属氯化物,滴加硼氢化钠水溶液,离心,干燥,在氧气气氛中热处理。本发明以碳管为模板,利用正负电层层自组可以制备多种金属氧化物的纳米管,具有产量大,颗粒小,直径较细及模板易去除等优点。

Description

一种制备金属氧化物多晶纳米管的方法
技术领域
本发明涉及制备金属氧化物多晶纳米管的方法。
背景技术
金属氧化物块体材料被广泛的应用于锂电池、气敏传感器、紫外探测器等光电子领域。近来由于纳米技术的发展,发现了许多不同于金属氧化物块体的性质。如由纳米尺寸效应引起的禁带宽度的可调性,室温下激光的发现,及气敏和锂电池性能的提高等。在现有的纳米结构中,多孔纳米管由于其高的比表面积、不易团聚及锂离子在其中的易穿透性,被认为是一类具有极大潜力的锂离子电池材料。目前一般采用阳极氧化铝模板法制备金属氧化物纳米管,但是由于该方法存在产量低,颗粒较大,直径较粗及氧化铝模板不能完全去除等缺点,极大的限制了金属氧化物纳米管在锂离子电池中的应用。
发明内容
本发明的目的是为克服现有制备方法存在的缺陷,提供一种新的制备金属氧化物多晶纳米管的方法。
本发明的制备金属氧化物多晶纳米管的方法,包括如下步骤:
1)按多壁纳米碳管与氯化钠的摩尔比为0.1~10∶1,将多壁纳米碳管加入到氯化钠水溶液中,超声分散,然后加入浓度为0.02~4摩尔/升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌,使聚丙烯胺氢氯化物包覆在多壁纳米碳管的表面,去离子水清洗;
2)将步骤1)得到的产物加入到浓度为0.02~4摩尔/升带负电的聚苯乙烯磺酸钠溶液中,搅拌,使聚苯乙烯磺酸钠包覆在步骤1)产物的表面,去离子水清洗;
3)将步骤2)得到的产物加入到浓度为0.02~4摩尔/升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液中,搅拌,使聚丙烯胺氢氯化物包覆在步骤2)产物的表面,去离子水清洗;
4)将步骤3)得到的产物重新超声分散在去离子水中,加入金属氯化物,多壁纳米碳管与金属氯化物的摩尔比为0.1~10∶1;
5)滴加浓度为0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液,硼氢化钠与金属氯化物的摩尔比为1~10∶1,离心,干燥,接着在500~1000℃氧气气氛中热处理1~10小时。
上述的氯化物可以是氯化铟、氯化镍、氯化锡、氯化锌、氯化钴、氯化铁或氯化锰。
本发明的有益效果在于:
本发明以碳管为模板,利用正负电层层自组的普遍性原理,可以制备多种金属氧化物的纳米管;由于以碳管为模板,因此具有产量大,颗粒小,直径较细及模板易去除等优点。
附图说明
图1氧化铟纳米管的扫描电镜照片;
图2氧化铟纳米管的透射电镜照片;
图3氧化镍纳米管的扫描电镜照片;
图4氧化镍纳米管的透射电镜照片;
图5氧化锡纳米管的透射电镜照片。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
1)将60毫克多壁纳米管碳加入到50毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中,并超声1小时,加入20毫升0.02摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
2)加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
3)加入20毫升0.02摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中,加入0.5毫摩尔氯化铟;
5)在上述溶液中滴加20毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液,将制备的物质离心、干燥后在500℃氧气气氛中热处理3小时,得到氧化铟纳米管。
图1和图2分别是氧化铟纳米管的扫描电镜照片和透射电镜照片。纳米管直径为20nm、颗粒大小为5nm。
实施例2
1)将60毫克多壁纳米管碳加入到20毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中,并超声1小时,加入20毫升4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
2)加入20毫升0.02摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
3)加入20毫升0.4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时;用去离子水离心清洗;
4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中,加入5毫摩尔氯化铟;
5)在上述溶液中滴加50毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液。将制备的物质离心、干燥后在1000℃氧气气氛中热处理5小时,得到氧化铟纳米管。其结果和例1相似。
实施例3
1)将120毫克多壁纳米管碳加入到200毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中,并超声1小时,)加入20毫升0.08摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
2)加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
3)加入20毫升0.08摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中,加入1毫摩尔氯化镍;
5)在上述溶液中滴加500毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液,将制备的物质离心、干燥后在700℃氧气气氛中热处理3小时,得到氧化镍纳米管。
图3和图4分别是氧化镍纳米管的扫描电镜照片和透射电镜照片。纳米管直径为20~30nm、颗粒大小为5nm。
实施例4
1)将60毫克多壁纳米管碳加入到20毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中,并超声1小时,加入20毫升4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时。用去离子水离心清洗;
2)加入20毫升0.02摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液,搅拌0.5小时。用去离子水离心清洗;3)加入20毫升0.4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中,加入5毫摩尔氯化镍;
5)在上述溶液中滴加50毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液,将制备的物质离心、干燥后在1000℃氧气气氛中热处理5小时,得到氧化镍纳米管。其结果和例3相似。
实施例5
1)将240毫克多壁纳米管碳加入到100毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中,超声1小时,加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
2)加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
3)加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中,加入2毫摩尔氯化锡;
5)在上述溶液中滴加200毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液,将制备的物质离心、干燥后在800℃氧气气氛中热处理10小时,得到氧化锡纳米管。
图5是氧化锡纳米管的透射电镜照片。纳米管直径为20~50nm、颗粒大小为5nm。
实施例6
1)将120毫克多壁纳米管碳加入到50毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中,并超声1小时,)加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
2)加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
3)加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌0.5小时,用去离子水离心清洗;
4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中,加入1毫摩尔氯化锡;
5)在上述溶液中滴加100毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液,将制备的物质离心、干燥后在900℃氧气气氛中热处理5小时。得到氧化锡纳米管。其结果和例5相似。

Claims (2)

1.一种制备金属氧化物多晶纳米管的方法,其特征在于包括如下步骤:
1)按多壁纳米碳管与氯化钠的摩尔比为0.1~10∶1,将多壁纳米碳管加入到氯化钠水溶液中,超声分散,然后加入浓度为0.02~4摩尔/升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液,搅拌,使聚丙烯胺氢氯化物包覆在多壁纳米碳管的表面,去离子水清洗;
2)将步骤1)得到的产物加入到浓度为0.02~4摩尔/升带负电的聚苯乙烯磺酸钠溶液中,搅拌,使聚苯乙烯磺酸钠包覆在步骤1)产物的表面,去离子水清洗;
3)将步骤2)得到的产物加入到浓度为0.02~4摩尔/升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液中,搅拌,使聚丙烯胺氢氯化物包覆在步骤2)产物的表面,去离子水清洗;
4)将步骤3)得到的产物重新超声分散在去离子水中,加入金属氯化物,多壁纳米碳管与金属氯化物的摩尔比为0.1~10∶1;
5)滴加浓度为0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液,硼氢化钠与金属氯化物的摩尔比为1~10∶1,离心,干燥,接着在500~1000℃氧气气氛中热处理1~10小时。
2.根据权利要求1所述的制备金属氧化物多晶纳米管的方法,其特征在于所说的氯化物是氯化铟、氯化镍、氯化锡、氯化锌、氯化钴、氯化铁或氯化锰。
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