[发明专利]一种低维V3O7·H2O纳米材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种低维V₃O₇·H₂O纳米材料及其制备方法和应用。本发明属于无机化学技术领域，也属于功能材料技术领域。

背景技术

低维纳米材料通常是指零维(原子团簇、纳米粒子)和一维(纳米管、纳米线、纳米棒和纳米带)等材料。

V₃O₇由于其独特的光学、磁学和电学性质，应用于催化、电化学等领域。现有合成V₃O₇的方法，多限于生成块体材料。

目前国内外有限的研究集中于：J.O.Thomas(J.Mater Chem.1995，5，1075-1080.)报道：在500℃、N₂氛围中煅烧NH₄VO₃，得到块体V₃O₇。该方法的主要缺点是产物不易控制且不纯，工艺复杂，不利于工业化生产，而且用该方法难以得到低维纳米材料。

Whittingham等(Mat.Res.Soc.Symp.Proc.2004，788，321-326.)报道：用PMMA纤维作为模板剂，与NH₄VO₃溶液混合后，用醋酸调节pH为3.4，在160℃条件下水热反应3d，将得到的产物在N₂中热处理得到V₃O₇纳米纤维。该反应主要缺点是反应时间较长，工艺复杂，所得产物不纯。

X.Zhang等(Mater.Chem.Phys.2004，87，168-172.)钛酸盐纳米管做模板，V₂O₅·nH₂O溶胶做前体，在200℃条件下水热反应48h，得V₃O₇·H₂O/钛酸盐复合粒子纳米棒。该方法的主要缺点：产物是V₃O₇·H₂O和钛酸盐的混合物，难以得到纯净的V₃O₇·H₂O低维纳米材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低维V₃O₇·H₂O纳米材料及其制备方法和用途，该制备方法可以在较低的温度条件下，采用廉价易得的原料，大量合成低维V₃O₇·H₂O纳米带、纳米棒和纳米球。

本发明具体的技术方案：一种低维V₃O₇·H₂O纳米材料，由下法制得：将钒酸盐或V₂O₅粉末分散到有机溶剂和去离子水中，得到悬浮液；将悬浮液转移到高压釜或耐压管式反应器中，在140～200℃下反应2～48h，即得到低维V₃O₇·H₂O米材料。

根据本发明的技术方案，所述的低维纳米材料为纳米带、纳米棒或纳米球。

根据本发明的技术方案，所采用的有机溶剂为烷基醇(烷基为C₁～C₁₂)、烷基酮(烷基为C₁～C₄)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、烷基胺(R₃N：烷基为C₁～C₄)、硫醇(R-SH)、环烷醇(C₅～C₆)和环烷酮(C₅～C₆)等中的一种或一种以上的混合溶剂。

根据本发明的技术方案，还原反应时的反应温度为140～200℃；优选160～180℃；反应时间为2～48h。

根据本发明的技术方案，反应物料的比例为钒酸盐或V₂O₅∶有机溶剂∶去离子水的物质的量的比＝0.001～0.05∶0.03～0.52∶0.56～2.78。

本发明采用钒酸盐或V₂O₅粉末与常见的有机溶剂和水为原料，采用相同的实验装置，首次制备出V₃O₇·H₂O纳米带、纳米棒和纳米球。本发明方法的优点是：