專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超細(xì)碲納米線的宏量制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種超細(xì)締納米線的宏量制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái) ,一維納米材料如納米線、納米纖維、納米棒、納米帶等等，由于其表現(xiàn)出來(lái)的獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等物理性能及化學(xué)性能，廣泛的被應(yīng)用于納米電子器件、納米激光器、納米化學(xué)和生物傳感器、納米探針、納米復(fù)合材料等方面。目前，一維納米材料的合成方法主要有氣相生長(zhǎng)合成法、氣-液-固方法(VLS方法)、Solution-Liquid-Solid methods (SLS 方法)、溶劑化熱合成(solvothermalMethods)、Solution-Phase Methods Based on Capping Reagents、各向異性結(jié)晶生長(zhǎng)法、模板法等。其中，碲化物由于具有一系列特殊的性能，對(duì)其一維納米結(jié)構(gòu)的研究也越來(lái)越多，其中大多數(shù)一維納米結(jié)構(gòu)的碲化物的合成都是通過(guò)化學(xué)模板法合成的，采用化學(xué)模板法合成一維納米材料時(shí)，模板的質(zhì)量直接影響了一維納米材料的質(zhì)量?，F(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了很多利用模板法合成納米材料，如美國(guó)化學(xué)會(huì)納米》(AcsNano，2010年第4期，2307頁(yè))報(bào)道了以碲化銀納米線為模板通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)換成功地合成了碲化鎘、締化鉛、締化銀和締化鉬納米線；德國(guó)《先進(jìn)功能材料》(Adv. Funct. Mater. , 2008年20卷，3654頁(yè))報(bào)道了以碲納米線為模板通過(guò)溶劑熱法合成碲化鉍-碲一維異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)；朱俊杰等發(fā)明了一種簡(jiǎn)單快速方法制得表面平滑的碲納米線(CN1301346C) ；MC, Kum等利用氧化招模版合成了最小粒徑40nm左右的締化鎘納米線陣列(Kum M. C. , Yoo Y.B2008, 19，325711)，而這些方法合成的碲納米線直徑較粗，而且不均勻，不利于后續(xù)使用；另外，上述方法合成得到的碲納米線產(chǎn)量較低，要得到大量產(chǎn)物，需進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，難以保證產(chǎn)物的質(zhì)量和均一性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種超細(xì)碲納米線的宏量制備方法，本發(fā)明提供的制備方法制備的碲納米線直徑較細(xì)，質(zhì)量均一，且能夠大量合成。本發(fā)明提供了一種超細(xì)碲納米線的宏量制備方法，包括以下步驟A)亞碲酸鈉和還原劑在聚乙烯吡咯烷酮pH值調(diào)節(jié)劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物；B)用冷水急速冷卻所述反應(yīng)混合物得到碲納米線母液，加溶劑提取后得到碲納米線。優(yōu)選的，所述步驟B中所述冷水為0 4°C的冷卻水。優(yōu)選的，所述步驟B具體為用冷水急速冷卻所述反應(yīng)混合物至室溫得到碲納米線母液，加溶劑提取后得到碲納米線。
優(yōu)選的，所述步驟B所述急速冷卻的時(shí)間5 10min。優(yōu)選的，所述步驟A中pH值調(diào)節(jié)劑為氨水。優(yōu)選的，所述氨水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25°/Γ30%。優(yōu)選的，所述步驟A中還原劑為水合肼。優(yōu)選的，所述水合肼的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為859Γ92%。優(yōu)選的，所述步驟A所述加熱溫度為180°C 190°C。優(yōu)選的，所述步驟A所述加熱時(shí)間為2飛小時(shí)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種超細(xì)碲納米線的宏量制備方法，亞碲酸鈉和還原劑在聚乙烯吡咯烷酮PH值調(diào)節(jié)劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物；用冷水急速冷卻所述反應(yīng)混合物得碲納米線母液，加溶劑提取后得到碲納米線。本發(fā)明反應(yīng)得到反應(yīng)混合物后，采用冷水對(duì)其進(jìn)行急速冷卻制備碲納米線，所得碲納米線質(zhì)量更均一，直徑更細(xì)；進(jìn)一步的，本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化制備條件，便于大量合成，易推廣應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的碲納米線質(zhì)量均一，碲納米線直徑為7 10nm，長(zhǎng)度為上百微米，可一次性制備得到50g的碲納米線。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片；圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片；圖4為本發(fā)明實(shí)施例4制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片；圖5為本發(fā)明實(shí)施例5制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種超細(xì)碲納米線的宏量制備方法，包括以下步驟A)亞碲酸鈉和還原劑在聚乙烯吡咯烷酮pH值調(diào)節(jié)劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物；B)用冷水急速冷卻所述反應(yīng)混合物得到碲納米線母液，加溶劑提取后得到碲納米線。在本發(fā)明中，亞碲酸鈉和還原劑在聚乙烯吡咯烷酮pH值調(diào)節(jié)劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物，本發(fā)明優(yōu)選將表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮和碲源亞碲酸鈉攪拌后溶于水中，迅速加入pH值調(diào)節(jié)劑和還原劑，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，加熱反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物。其中，所述攪拌優(yōu)選為機(jī)械攪拌；所述水優(yōu)選為去離子水；所述PH值調(diào)節(jié)劑優(yōu)選為氨水，所述氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為259Γ30%，更優(yōu)選為269Γ28% ;所述還原劑優(yōu)選為水合肼，所述水合肼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為859Γ92%，更優(yōu)選為869Γ90% ;所述反應(yīng)釜優(yōu)選為聚四氟乙烯反應(yīng)釜；所述反應(yīng)釜體積優(yōu)選為2(T6000mL，更優(yōu)選為5(T5000mL ;所述加熱反應(yīng)的溫度優(yōu)選為180°C 190°C，更優(yōu)選為182°C 187°C ;所述加熱時(shí)間優(yōu)選為2飛小時(shí)，更優(yōu)選為3 4小時(shí)。本發(fā)明對(duì)聚乙烯吡咯烷酮的來(lái)源沒(méi)有特殊限制，優(yōu)選為市售，更優(yōu)選為上海試劑公司的分子量約為40，000的產(chǎn)品。將所述反應(yīng)混合物用冷水急速冷卻，得到碲納米線母液，加入溶劑提取并干燥后得到碲納米線。具體為用冷水急速冷卻所述反應(yīng)混合物至室溫得到碲納米線母液，加溶劑提取后得到碲納米線；所述冷水優(yōu)選為為0°c 4°C的冷卻水，更優(yōu)選為1°C 3°C的冷卻水；所述急速冷卻的時(shí)間優(yōu)選為5 10min，更優(yōu)選為6 8min，得到碲納米線母液后，加入溶劑提取并干燥得到碲納米線，所述溶劑優(yōu)選為丙酮；本發(fā)明對(duì)所述干燥方式并無(wú)限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的干燥方式即可，優(yōu)選為置入真空干燥箱中干燥；所述干燥時(shí)間優(yōu)選為過(guò)夜干燥，更優(yōu)選為10小時(shí)。本發(fā)明采 用冷水對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行急速冷卻制備碲納米線，所得碲納米線質(zhì)量更均一，直徑更細(xì)；進(jìn)一步的，本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化制備條件，便于大量合成，易推廣應(yīng)用。為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的超細(xì)碲納米線的宏量制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例I將I. Og聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(上海試劑公司，分子量^ 40,000)加入到盛有32mL去離子水的50mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)襯中，機(jī)械攪拌均勻后將I. Og亞碲酸鈉(Na2TeO3)加入上述溶液并攪拌均勻，迅速加入3. 35mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25%的氨水和I. 65mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為85%的水合肼；把聚四氟乙烯反應(yīng)釜放入缸套，置于烘箱中180°C加熱反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后加入4°C的冷水在5min內(nèi)冷卻到室溫得到碲納米線的母液。用50mL的丙酮提取后，放入真空干燥箱中過(guò)夜干燥，得O. 5g的碲納米線產(chǎn)品。用透射電子顯微鏡觀察本發(fā)明實(shí)施例I制備得到的碲納米線產(chǎn)品，結(jié)果見(jiàn)圖1，圖I為本發(fā)明實(shí)施例I制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片，由圖I可以看出，碲納米線質(zhì)量均一，直徑為7 10納米，長(zhǎng)度百微米以上。實(shí)施例2將2.0g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(上海試劑公司，分子量^ 40,000)加入到盛有64mL去離子水的IOOmL聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)襯中，機(jī)械攪拌均勻后將2. Og亞碲酸鈉(Na2TeO3)加入上述溶液并攪拌均勻，迅速加入6. 70mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為27%的氨水和3. 30mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為86%的水合肼；把聚四氟乙烯反應(yīng)釜放入缸套，在183°C反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后加入4°C的冷水在5min內(nèi)冷卻到室溫得到碲納米線的母液。用IOOmL的丙酮提取之后，放入真空干燥箱中過(guò)夜干燥，得到Ig的碲納米線產(chǎn)品。用透射電子顯微鏡觀察本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的碲納米線產(chǎn)品，結(jié)果見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片，由圖2可以看出，碲納米線質(zhì)量均一，直徑為7 10納米，長(zhǎng)度百微米以上。實(shí)施例3將10. Og聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(上海試劑公司，分子量^ 40,000)加入到盛有320mL去離子水的IOOmL聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)襯中，機(jī)械攪拌均勻后將10. Og亞碲酸鈉(Na2TeO3)加入上述溶液并攪拌均勻，迅速加入335. OmL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為28%的氨水和167. OmL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為87%的水合肼；把聚四氟乙烯反應(yīng)釜放入缸套，在182°C反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后加入2°C的冷水在7min內(nèi)冷卻到室溫得到碲納米線的母液。用500mL的丙酮提取之后，放入真空干燥箱中過(guò)夜干燥，得到5g的碲納米線產(chǎn)品。用透射電子顯微鏡觀察本發(fā)明實(shí)施例3制備得到的碲納米線產(chǎn)品，結(jié)果見(jiàn)圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片，由圖I可以看出，碲納米線質(zhì)量均一，直徑為7 10納米，長(zhǎng)度為百微米以上。實(shí)施例4將30. Og聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(上海試劑公司，分子量^ 40, 000)加入到盛有IOOOmL去離子水的1600mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)襯中，機(jī)械攪拌均勻后將30. Og亞碲酸鈉(Na2TeO3)加入上述溶液并攪拌均勻，迅速加入500mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為28%的氨水和250mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為90%的水合肼；把聚四氟乙烯反應(yīng)釜放入缸套，在185°C反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后加入2°C的冷水在8min內(nèi)冷卻到室溫得到碲納米線的母液。用1500mL的丙酮提取之后，放入真空干燥箱中過(guò)夜干燥，得到15g的碲納米線產(chǎn)品。用透射電子顯微鏡觀察本發(fā)明實(shí)施例4制備得到的碲納米線產(chǎn)品，結(jié)果見(jiàn)圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例4制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片，由圖I可以看出，碲納米線質(zhì)量均一，直徑為7 10納米，長(zhǎng)度為百微米以上。
實(shí)施例5將100. Og聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(上海試劑公司，分子量^ 40，000)加入到盛有3. 5L去離子水的5L聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)襯中，機(jī)械攪拌均勻后將100. Og亞碲酸鈉(Na2TeO3)加入上述溶液并攪拌均勻，迅速加入IOOOmL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的氨水和500mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為92%的水合肼；把聚四氟乙烯反應(yīng)釜放入缸套，在185°C反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后加入(TC的冷水在Smin內(nèi)冷卻到室溫得到碲納米線的母液。用4L的丙酮提取之后，放入真空干燥箱中過(guò)夜干燥，得到50g的碲納米線產(chǎn)品。用透射電子顯微鏡觀察本發(fā)明實(shí)施例5制備得到的碲納米線產(chǎn)品，結(jié)果見(jiàn)圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例5制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片，其中，圖5 Ca)為本發(fā)明實(shí)施例5制備的碲納米線的透射電子顯微鏡照片；圖5 (b)為本發(fā)明實(shí)施例5制備的碲納米線的照片；圖5 (c)為本發(fā)明實(shí)施例5制備碲納米線所用反應(yīng)容器的照片。由圖5可以看出，碲納米線質(zhì)量均一，直徑為7 10納米，長(zhǎng)度為百微米以上。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)碲納米線的宏量制備方法，其特征在于，包括以下步驟 A)亞碲酸鈉和還原劑在聚乙烯吡咯烷酮和pH值調(diào)節(jié)劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物； B)用冷水急速冷卻所述反應(yīng)混合物得到碲納米線母液，加溶劑提取后得到碲納米線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B中所述冷水為(T4°C的冷卻水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B具體為 用冷水急速冷卻所述反應(yīng)混合物至室溫得到碲納米線母液，加溶劑提取后得到碲納米線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B所述急速冷卻的時(shí)間5 IOmin0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A中pH值調(diào)節(jié)劑為氨水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述氨水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為259Γ30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A中還原劑為水合肼。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述水合肼的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為859^92%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A所述加熱溫度為1800C 190O。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A所述加熱時(shí)間為2飛小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超細(xì)碲納米線的宏量制備方法，包括以下步驟亞碲酸鈉和還原劑在聚乙烯吡咯烷酮pH值調(diào)節(jié)劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物；用冷水急速冷卻所述反應(yīng)混合物得到碲納米線母液，加溶劑提取后得到碲納米線。本發(fā)明反應(yīng)得到反應(yīng)混合物后，采用冷水對(duì)其進(jìn)行急速冷卻制備碲納米線，所得碲納米線質(zhì)量更均一，直徑更細(xì)；進(jìn)一步的，本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化制備條件，便于大量合成，易推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B82Y30/00GK102910595SQ201210428109
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者俞書(shū)宏, 王愷, 陽(yáng)源 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)