[发明专利]一种双钙钛矿型无机纳米纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双钙钛矿型无机纳米纤维及其制备方法，属于无机纳米纤维材料领域。

背景技术

钙钛矿型氧化物，具有独特的晶体结构。因而，显示出许多特殊的物理化学性质，尤其在磁性、电导性、表面性能、催化活性等方面是一种重要的材料，已引起世界各国的关注。钙钛矿型氧化物作为一种新型的半导体化合物，以其工艺简单，成本低，并且在元素组配和晶体结构方面钙钛矿具有灵活的可“化学剪裁”性，在多个领域得到了广泛的应用。特别是钙钛矿无机纳米纤维具有高比表面积、大长径比、不易团聚等优点，在光电子、光子、场发射、及传感器等方面具有广泛的应用前景。双钙钛矿型氧化物是一类结构特殊的钙钛矿型氧化物，在普通钙钛矿氧化物ABO₃结构中，B位离子处于周围六个氧组成的八面体中心；而在双钙钛矿复合氧化物A₂B¹B²O₆结构中，B位则出现两类过渡金属元素，元素的原子数比例为1：1，且在结构中B位原子的八面体结构由B¹O₆和B²O₆交替排列而成，B¹离子和B²离子被氧离子隔开而形成B¹-O-B²的结构，进而表现出良好的半导体及电、磁性能。

目前，制备钙钛矿型氧化物的常用方法有共沉淀法、热分解法、溶胶-凝胶法、固相反应法、AAO模板法、静电纺丝法等。其中，共沉淀法、热分解法、溶胶-凝胶法、固相反应法都是传统的制备钙钛矿粉末的方法，存在生产流程长，操作步骤多，原材料消耗大，影响因素复杂等缺点，同时，制得的钙钛矿颗粒粒径不均匀，极易发生团聚，严重影响催化活性。虽然通过AAO模板法、静电纺丝法均可制得钙钛矿型一维纳米材料，但是，AAO模板法难以操作、条件苛刻、不可大量制备，难以满足现代科学技术对高长径比材料的要求。而静电纺丝法不但能克服以上缺点，还可制备出不同成分、结构的纳米纤维，并且设备简单、易操作、无污染是制备高长径比钙钛矿一维纳米材料的理想方式。

由于静电纺丝法能够控制钙钛矿型一维纳米纤维的形貌，获得高的长径比，从而，有效提高催化剂活性。因此，受到科学界的广泛的关注。Yuh^[1]等人成功制备了BaTiO₃钙钛矿型纳米纤维。Hur^[2]等研究了A位和B位阳离子取代对钙钛矿型光催化剂物理化学性质的影响。Chen^[3]等利用静电纺丝法制得多种钙钛矿型复合纳米纤维并证实该材料对甲烷的燃烧具有更高的催化作用。Hwang^[4]等通过电纺制得LaNiO₃纳米纤维并对其在超级电容器领域的应用进行了研究。此外，国内学者还发明了借助静电纺丝制备钙钛矿型稀土复合氧化物超长纳米纤维，公开号为101235556公开了一种制备钙钛矿型稀土复合氧化物超长纳米纤维的方法。然而，前人的研究方向主要是集中于普通钙钛矿(ABO₃)纳米颗粒及纳米纤维的制备和应用，对双钙钛矿型(A₂B¹B²O₆)无机纳米纤维的制备及其性能的研究却不够充分。

参考文献：

[1]JUNHAN YUH,Nino JC,SIGMUND WM.Synthesis of barium titanate(BaTiO3)nanofibers via electrospinning,Materials Letters.2005,59(28):3645-3647

[2]HUR SG,KIM TW,HWANG SJ,et al.Influences of A-and B-site cations on the physicochemical properties of perovskite-structured A(In_1/3Nb_1/3B_1/3)O₃(A＝Sr,Ba；B＝Sn,Pb)photocatalysts[J].Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry.2006,183(122):176