[发明专利]四氧化三钴—生物模板复合材料及其应用

说明书

技术领域

本发明属于新型纳米材料领域，具体来说涉及一种Co₃O₄—生物模板复合材料及其应用。

背景技术

Co₃O₄作为一维纳米材料体系中的一员，是一种非常重要的多功能宽带隙P型半导体，由于其具有较大的比表面积，并且具有高的表面载流子传输速率，因此这一新型纳米结构在气敏传感器的应用上具有巨大的潜能。但单一的Co₃O₄材料的形貌、维数、比表面积和空隙结构均容易影响该Co₃O₄材料的气敏性能。具体体现在如下方面：首先，由于Co₃O₄形貌的不同会造成其暴露的晶面不同，不同的晶面会影响样品气敏性能的好坏。其次，控制Co₃O₄的维数也可以改变气敏性能，这是因为不同维度的样品，其比表面积会有所改变。最后，样品的多孔结构可以改变气体分子的传输速度，进而改变气体分子与Co₃O₄的结合率。综上所述，由于能够影响Co₃O₄材料的因素较多，进而限制了其在气敏性能方面的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种Co₃O₄—生物模板复合材料及其应用，在本发明中，蝴蝶翅膀为Co₃O₄颗粒提供一种三维碳骨架模板，Co₃O₄颗粒以蝴蝶翅膀作为生物模板，诱导生成Co₃O₄-C纳米结构。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种Co₃O₄—生物模板复合材料，包括：烧结后形成三维碳骨架的蝴蝶翅膀和均匀负载在该三维碳骨架上的Co₃O₄颗粒，其中，所述Co₃O₄颗粒由径向分布的Co₃O₄纳米线组成。

在上述技术方案中，所述Co₃O₄纳米线的长度为400-600纳米。

在上述技术方案中，所述Co₃O₄纳米线的长度优选为500-580纳米。

上述Co₃O₄—生物模板复合材料按照下述步骤予以制备：

步骤1，在30-40质量份的去离子水中加入Co(NO₃)₂·6H₂O、C₄H₄KNaO₆·4H₂O、H₂NCONH₂和NH₄F并均匀分散，得到前驱体混合溶液，其中，按物质的量计，Co(NO₃)₂·6H₂O、C₄H₄KNaO₆·4H₂O、H₂NCONH₂和NH₄F的比为(0.2-0.5)：(0.2-0.3)：(2-3)：1；将蝴蝶翅膀放入所述前驱体混合溶液中，在100-130℃水热反应4-6小时；

在所述步骤1中，当物质的量的用量单位为mmol时，一质量份的用量单位为g；当物质的量的用量单位为mol时，一质量份的用量单位为Kg。

在所述步骤1中，按物质的量计，Co(NO₃)₂·6H₂O、C₄H₄KNaO₆·4H₂O、H₂NCONH₂和NH₄F的比优选为(0.23-0.5)：(0.25-0.3)：(2.5-2.8)：1

在所述步骤1中，将蝴蝶翅膀放入所述前驱体混合溶液前，将蝴蝶翅膀放入无水乙醇中进行浸泡，浸泡20-60min后，用去离子水冲洗2-10次。