[发明专利]一维SiO2纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料领域，且特别涉及一种一维SiO₂纳米材料及其制备方法。

背景技术

纳米科技是从上个世纪80年代末期迅速发展的、并正在崛起的融前沿科学和高技术于一体的综合交叉学科，它从纳米尺度去研究物质的特性和相互作用。纳米材料具有小尺寸、复杂构型、高集成度和强相互作用、高表面积等特点，具有诱人的应用前景，使纳米技术与信息技术、生物技术一起被誉为21世纪高科技产业的三大支柱。

纳米材料的制备是纳米科技领域中最富原创性和生命力的核心分支学科，因为纳米材料在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围，纳米材料大致可以分为零维的纳米粉末、一维的纳米纤维、二维的纳米膜、三维的纳米块体以及纳米复合材料等，因此纳米材料形貌的控制是纳米材料制备的关键问题，目前已发展了一系列物理、化学方法，如微乳液法、化学气相沉积法、溶剂(水)热法、模板合成法等均已成功地应用于纳米材料的形貌控制。

一维SiO₂纳米材料，由于其表面存在不饱和双键以及不同键合状态的羟基，因此其具有常规粉末材料所不具备的特殊性能，如小尺寸效应、表面界面效应、量子隧道效应、宏观量子隧道效应和特殊光电性等特点，因而表现出特殊的力学、光学、电学、磁学、热学和化学特性，在橡胶、塑料、涂料、功能材料、通讯、电子、生物学以及医学等诸多领域均具有广阔的应用前景。

目前已报道的关于制备一维SiO₂纳米材料的方法主要有激光烧蚀法、溶胶凝胶法、物理蒸汽沉积法、化学气相沉积法等。其中，化学气相沉积法主要是以p型硅的胶片作为存底制备SiO₂纳米线这种一维SiO₂纳米材料，化学气相沉积法因制备条件相对简单、可大规模生产等优点已得到人们的普遍使用。但随着经济的迅速发展，一维SiO₂纳米材料的需求量越来越大，目前这些制备一维SiO₂纳米材料的方法还是略显复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一维SiO₂纳米材料的制备方法，该方法充分利用低成本三聚氰胺为辅助碳源，方法简单，成本低廉，适于工业化生产一维SiO₂纳米材料。

本发明的另一目的在于提供一种一维SiO₂纳米材料，可广泛应用于橡胶、塑料、涂料、功能材料、通讯、电子、生物学以及医学等诸多领域。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种一维SiO₂纳米材料的制备方法，其包括以下步骤：

将SiO₂、金属催化剂和三聚氰胺按物质量比1：2～5：4～6投料，并球磨1～3h，得到混合均匀的混合物，金属催化剂包含金属M离子，金属M包括Fe、Co、Ni中的至少一种；

将混合物在惰性气体保护下，于900～1100℃反应1～4h。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述金属催化剂为可溶性卤盐。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述金属催化剂为M_x(Cl)_y·nH₂O。

进一步地，在本发明较佳实施例中，反应之前，先将混合物以4～6℃/min的升温速率升温至反应温度，再保温反应。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述球磨速度为200～300r/min。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述球磨速度为230～280r/min。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述惰性气体为氩气或氮气。

进一步地，在本发明较佳实施例中，将SiO₂、金属催化剂、三聚氰胺按物质量比1：2～4：5～6进行投料。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述混合物在固定反应炉中进行反应。

一种一维SiO₂纳米材料，其采用上述的一维SiO₂纳米材料的制备方法制得。