[发明专利]稀土倍半氧化物纳米带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土倍半氧化物纳米带材料及其制备方法，属于无机纳米材料制备技术 领域。

背景技术

纳米带是一种用人工方法合成的呈带状结构的纳米材料，它的横截面是一个矩形结构。 由于其形貌的不同，显示出一系列特性，最突出的是比表面积大，从而其表面能和活性增大， 进而产生小尺寸效应、表面或界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，并因此表现 出一系列化学、物理(热、光、声、电、磁等)方面的特异性。然而，纳米带的制备方法是 这一领域需要解决的技术问题。

专利号为1975504的美国专利公开了一项有关静电纺丝方法(electrospinning)的技术方 案，该方法是制备连续的、具有宏观长度的微纳米纤维的一种有效方法。这一方法主要用来 制备高分子纳米纤维、无机氧化物纳米纤维和少量纳米带。有人利用静电纺丝技术成功制备 了高分子纳米带(Materials Letters，2007，61：2325-2328；Journal of Polymer Science：Part B： Polymer Physics，2001，39：2598-2606)、多孔SnO₂纳米带(Nanotechnology，2007，18：435704： J.Am.Ceram.Soc.，2008，91(1)：257-262)、Ga₂O₃纳米带(J.Crystal Growth，2007，308(1)： 180-184)和TiO₂纳米带(中国发明专利申请，申请号为：200810050948.2，专利名称为：一 种制备二氧化钛纳米带的方法)。

发明内容

在背景技术中采用静电纺丝技术制备的纳米带较窄、表面不光滑，构成纳米带的粒子直 径大，而且均为非稀土化合物。本发明使用静电纺丝技术制备了稀土倍半氧化物纳米带，为 稀土氧化物纳米材料添加了一个新品种。

本发明提供的稀土倍半氧化物纳米带，其特征在于，所述的稀土倍半氧化物纳米带为一 种纳米带结构，纳米带的厚度80～200nm，宽度2～6μm，长度大于150μm，纳米带由厚度为 70～120nm的稀土倍半氧化物纳米片构成。所述的稀土倍半氧化物纳米带的通式为R₂O₃:RE³⁺， 其中O为氧元素，R和RE为不同的稀土元素，R与RE的物质的量之比为R∶RE＝(100～80)∶ (0～20)，RE的掺入有两种方案，其一被称为单掺，即RE为一种稀土元素，其二被称为多 掺，即RE为两种或者两种以上稀土元素。当RE的量为零时，R为稀土元素La、Y、Nd、 Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的1个；当RE的量大于等于1时，R为La、 Y、Gd中的1个，RE为Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的1个或者1个 以上的混合物。

本发明是这样实现的，首先，配制纺丝液，将稀土化合物、高分子模板剂、溶剂按照某 一质量配比混合；其次，制备前驱体纳米带，采用静电纺丝技术通过控制纺丝电压、固化距 离、环境温度及湿度实现；第三，制备稀土倍半氧化物纳米带，采用热处理方法通过控制升 温速率、保温温度、保温时间实现。其特征在于：

一、纺丝液的配制

(一)将稀土化合物或稀土氧化物的酸溶物溶于溶剂中，搅拌得到稀土化合物溶液；

(二)向所述稀土化合物溶液中加入高分子模板剂，搅拌得到稀土化合物和高分子的混 合纺丝液，其配比(质量百分比)为：

稀土化合物        8～15％，

高分子            15～25％，

溶剂              60～77％；

二、稀土化合物/高分子模板剂前驱体纳米带的制备

采用静电纺丝方法，纺丝电压为10～25kV、固化距离为10～30cm，纺丝温度为15～26℃， 湿度为30～55％，得到稀土化合物/高分子前驱体纳米带；

三、稀土倍半氧化物纳米带的制备