[发明专利]一种高长径比CdIn2O4纳米纤维材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高长径比的CdIn₂O₄纳米纤维材料的制备方法，属化学化工材料制备工艺技术领域。

背景技术

CdIn₂O₄是一种宽带隙高简并的n型氧化物半导体材料，在可见光范围内有很高的光透射率，红外光附近有很高的反射率，同时又有十分低的电阻率，因此在透明电极制备、光电池、气体传感器等领域有着较为广泛的应用。由于CdIn₂O₄材料在制备的过程中很容易出现CdO，In₂O₃等杂相，所以制备纯相的CdIn₂O₄材料是目前面临的最大问题。Yang等人报道了他们在用溅射法制备铟酸镉时出现了氧化铟、氧化镉等混合相，其他作者也报道过类似的情况，因此，在制备过程中调控好Cd和In金属离子的比例对合成纯相铟酸镉的研究很重要。

一维纳米材料是研究电子运输行为、光学特性和力学性能等物理性质的尺寸和维度效应的理想系统。它们在构筑纳米电子和光电子器件等集成线路和功能性元器件的进程中充当非常重要的角色。哈佛大学著名科学家Lieber C.M.教授认为：“一维体系是可用于有效光电传输的最小维度结构，因此可能成为实现纳米器件集成与功能化的关键”，因此关于一维纳米材料的研究已成为纳米材料领域的前沿和热点。静电纺丝法是高分子溶液或熔体在静电场的作用下被连续喷射拉伸成为纳米级纤维的方法。由静电纺丝法制得的纳米纤维具有孔隙率高、比表面积大、长径比大等优点，使得静电纺丝法成为制备一维纳米纤维最简单和有效的方法。由于静电纺丝技术对溶液的粘度有一定的要求，所以一直被局限在制备有机高聚物纳米纤维领域。最近，人们发现将无机盐加入具有一定粘度的高分子溶液中，纺出的复合纤维经过热处理可制备无机物纤维，这一发现打开了静电纺丝制备金属氧化物纳米纤维的大门。Ji Wu等人用静电纺丝与溶胶凝胶法相结合的技术成功合成了Er掺杂的SnO₂纳米纤维，纤维直径约为590nm且由许多的微小纳米颗粒组成。Zheng Wei等人通过静电纺丝的方法制备了Pt掺杂的In₂O₃纳米纤维用于H₂S传感器的检测。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种高长径比的CdIn₂O₄纳米纤维材料的制备方法，这是一种用静电纺丝技术制备高长径比的纯相的CdIn₂O₄纳米纤维材料的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高长径比CdIn₂O₄纳米纤维材料的制备方法，本方法具有如下工艺过程和步骤：

A.     将摩尔比为5:3的可溶性的铟盐和镉盐溶于乙醇和N,N-二甲基甲酰胺DMF的混合溶液中，其中乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:1，磁力搅拌使溶液混合均匀；

B.     将称取的相对于铟盐和镉盐质量8~10 %的聚乙烯吡咯烷酮，即PVP，加入到上述溶液中，室温下充分搅拌6 h至PVP溶解，得到无色粘稠状液体；

C.     将此无色粘稠状液体置于10 mL的注射器中，针管一端与高压电源相连，铝箔纸用作接受板，调整接受距离为10~20 cm，在针管与接受板之间施加10~20 KV电压，挤出速度为1~2 mL/h，即可得到白色前躯体的铟盐，镉盐与PVP的复合纤维；

D.     将所得上述白色的铟盐，镉盐与PVP的复合纤维置于恒温干燥箱中80~100 ℃干燥24 h；得到纳米纤维前驱体；

E.      将干燥后的上述纳米纤维前驱体取下置于方舟内，在程序升温炉中以1~10 ℃/min的速度升到800 ℃煅烧2 h，即可得到一维纯相CdIn₂O₄纳米纤维材料。

上述的铟盐为硝酸铟或醋酸铟，上述的镉盐为硝酸镉或醋酸镉。

针对现有技术，本发明的突出的优点如下：