專利名稱：一種多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體及制備方法，屬納米材料與納米技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們需要對(duì)一些微觀尺寸的現(xiàn)象，如納米尺度的結(jié)構(gòu)、物理與化學(xué)性能以及低維相關(guān)的量子尺度效應(yīng)進(jìn)行深入的研究。另外，器件微小化對(duì)新型功能材料提出更高的要求。自從碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，世界范圍內(nèi)掀起了研究低維納米結(jié)構(gòu)材料的熱潮，使材料研究進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。在各種納米材料中，納米管因?yàn)榫哂酗@著的各向異性結(jié)構(gòu)和固有的量子限域而產(chǎn)生許多優(yōu)異的物化性能，同時(shí)納米管所特有的4個(gè)不同的接觸區(qū)域(內(nèi)壁、外壁、納米管端和管壁層間)為其結(jié)構(gòu)修飾和性能優(yōu)化提供了可能，從而吸引了廣大學(xué)者的研究興趣，成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，多元復(fù)合氧化物納米管因其廣闊的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。目前利用溶膠凝膠法制備多元釩氧化物納米管的研究鮮有報(bào)道，本發(fā)明通過(guò)溶膠凝膠法合成了制備多元釩復(fù)合氧化納米管的前驅(qū)體-多元釩復(fù)合氧化干凝膠，在隨后的水熱反應(yīng)中能夠成功地得到多元釩復(fù)合氧化物納米管。該方法工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，重現(xiàn)性好，可控程度高，符合環(huán)境要求，并大大降低了合成成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體及制備方法本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體材料，其特征在于，它的表達(dá)方式為V12-yMyO30-0.5y·H2O，其中M為Cr或Ti；0.0＜y≤4.0。
本發(fā)明的多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體材料的制備方法，其制備步驟為步驟1、將五氧化二釩與三氧化鉻或氫化鈦粉末以摩爾比為≥1.0，溶入質(zhì)量濃度為10％～40％的雙氧水中劇烈攪拌30～50小時(shí)，得到釩與鉻或鈦復(fù)合氧化物溶液；步驟2、將步驟1得到的復(fù)合氧化物溶液在50～70℃加熱≥1小時(shí)，使其中的過(guò)氧化物分解形成溶膠繼而成凝膠；步驟3、將步驟2得到的凝膠在50～60℃干燥形成多元釩復(fù)合氧化物干凝膠，即得到多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體V12-yMyO30-0.5y·H2O，其中M為Cr或Ti；0.0＜y≤4.0。
將此干凝膠作為水熱反應(yīng)的前驅(qū)體，在碳原子數(shù)為4～22的伯胺類中性表面活性劑作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的基礎(chǔ)上，在160～200℃水熱反應(yīng)6～8天，將反應(yīng)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，70～100℃烘干10～12小時(shí)，即得到釩鉻或釩鈦復(fù)合氧化物納米管。
上述制備工藝的特征是鈦與釩，或鉻與釩的摩爾比為0＜～0.5；溶膠凝膠形成條件是50～70℃加熱1小時(shí)；50～60℃干燥1天；180℃水熱反應(yīng)6～8天。
本發(fā)明直接使用多元釩復(fù)合氧化物干凝膠為水熱反應(yīng)的前驅(qū)體，工藝簡(jiǎn)單，可控程度高，符合環(huán)境要求。


圖1實(shí)施例1產(chǎn)物的XRD圖譜圖2實(shí)施例1產(chǎn)物的TEM圖像圖3實(shí)施例2產(chǎn)物的XRD圖譜圖4實(shí)例例2產(chǎn)物的TEM圖像具體實(shí)施方式
實(shí)施例1(1)將五氧化二釩粉末與三氧化鉻粉末按1∶1的摩爾比溶入質(zhì)量濃度為10％的雙氧水中劇烈攪拌50小時(shí)，得釩鉻復(fù)合氧化物溶液；(2)將所得的溶液在50℃加熱1小時(shí)形成溶膠繼而成凝膠；(3)將所得的凝膠在55±5℃干燥形成釩鉻復(fù)合氧化物干凝膠V8Cr4O28·nH2O，即V4/3Cr2/3O14/3·mH2O；(4)將V4/3Cr2/3O14/3·mH2O和十六烷胺以2∶1的摩爾比配料在去離子水介質(zhì)中磁力攪拌48小時(shí)后移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，195±5℃水熱反應(yīng)6天；(5)水洗過(guò)濾3次，70℃烘干12小時(shí)，即得到釩鉻復(fù)合氧化物納米管。所得的釩鉻復(fù)合氧化物納米管的XRD及TEM圖分別如附圖1，2。
附圖1說(shuō)明，合成產(chǎn)物的XRD圖各衍射峰的位置和相對(duì)強(qiáng)度均與文獻(xiàn)報(bào)道的釩氧化物納米管圖譜相吻合，在低角度區(qū)出現(xiàn)了(001)面的衍射峰，表明納米管具有層狀結(jié)構(gòu)。其中在2θ＝2.22°處有最強(qiáng)的(001)晶面衍射峰，對(duì)應(yīng)的d值為3.98納米，說(shuō)明納米管壁復(fù)合氧化物的層間距為3.98納米。
附圖2說(shuō)明，合成產(chǎn)物為典型的多壁復(fù)合氧化物納米管，納米管的外徑為60～90納米，內(nèi)徑為15～40納米。
實(shí)施例2(1)將五氧化二釩粉末與氫化鈦粉末按1∶1的摩爾比溶入質(zhì)量濃度為40％的雙氧水中劇烈攪拌50小時(shí)，得釩鈦復(fù)合氧化物溶液；(2)將所得的溶液在50℃加熱1小時(shí)形成溶膠繼而成凝膠；(3)將所得的凝膠在55±5℃干燥形成釩鈦復(fù)合氧化物干凝膠V8Ti4O28·nH2O，即V4/3Ti2/3O14/3·mH2O；(4)將V4/3Ti2/3O14/3·mH2O和十六烷胺以2∶1的摩爾比配料在去離子水介質(zhì)中磁力攪拌48小時(shí)后移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，165±5℃水熱反應(yīng)8天；(5)水洗過(guò)濾3次，95±5℃烘干10小時(shí)，即得到釩鈦復(fù)合氧化物納米管。所得的釩鈦復(fù)合氧化物納米管XRD及TEM圖分別如附圖3，4。
附圖3說(shuō)明，合成產(chǎn)物的XRD圖各衍射峰的位置和相對(duì)強(qiáng)度均與文獻(xiàn)報(bào)道的釩氧化物納米管圖譜相吻合，在低角度區(qū)出現(xiàn)了(001)面的衍射峰，表明納米管具有層狀結(jié)構(gòu)。其中在2θ＝2.24°處有最強(qiáng)的(001)晶面衍射峰，對(duì)應(yīng)的d值為3.29納米，說(shuō)明納米管壁復(fù)合氧化物的層間距為3.29納米。
附圖4說(shuō)明，合成產(chǎn)物為典型的多壁復(fù)合氧化物納米管，納米管的外徑為120～130納米，內(nèi)徑為50納米。
實(shí)施例3～實(shí)施例5

按以上實(shí)驗(yàn)參數(shù)參照實(shí)施例1的方法即可獲得對(duì)應(yīng)的釩鉻復(fù)合氧化物納米管產(chǎn)物，釩鈦復(fù)合氧化物納米管產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.一種多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體材料，其特征在于，它的表達(dá)方式為V12-yMyO30-0.5y·H2O，其中M為Cr或Ti；0.0＜y≤4.0。
2.權(quán)利要求1所述的多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體材料的制備方法，其特征在于，制備步驟為步驟1、將五氧化二釩與三氧化鉻或氫化鈦粉末以摩爾比為≥1.0，溶入質(zhì)量濃度為10％～40％的雙氧水中劇烈攪拌30～50小時(shí)，得到釩與鉻或鈦復(fù)合氧化物溶液；步驟2、將步驟1得到的復(fù)合氧化物溶液在50～70℃加熱≥1小時(shí)，使其中的過(guò)氧化物分解形成溶膠繼而成凝膠；步驟3、將步驟2得到的凝膠在50～60℃干燥形成多元釩復(fù)合氧化物干凝膠，即得到多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體V12-yMyO30-0.5y·H2O，其中M為Cr或Ti；0.0＜y≤4.0。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體及制備方法，多元釩復(fù)合氧化物納米管前驅(qū)體材料的表達(dá)方式為V
文檔編號(hào)C01G1/02GK1872698SQ200610019350
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月14日
發(fā)明者陳文 , 朱泉峣, 祁琰媛, 周靜, 伏爾克夫, 扎卡諾娃 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)