[发明专利]一种氮化钴空心纳米纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种氮化钴空心纳米纤维的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。本发明采用静电纺丝技术与氨气氮化相结合的方法制备Co₂N空心纳米纤维。本发明包括四个步骤：(1)配制纺丝液；(2)制备PVP/Co(NO₃)₂复合纳米纤维，采用静电纺丝技术制备；(3)制备Co₃O₄空心纳米纤维，通过热处理PVP/Co(NO₃)₂复合纳米纤维来制备；(4)制备Co₂N空心纳米纤维，将Co₃O₄空心纳米纤维用氨气进行氮化，得到Co₂N空心纳米纤维，具有良好的结晶性，属于正交晶系，直径为73.99±0.55nm，长度大于30μm。本发明的制备方法简单易行，可以批量生产，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体说涉及一种氮化钴空心纳米纤维的制备方法。

背景技术

无机物纳米纤维和空心纳米纤维的制备与性质研究，是材料科学、凝聚态物理、化学等学科的前沿热点研究领域之一。纳米纤维是指在材料的三维空间尺度上有两维处于纳米尺度的线状材料，通常径向尺度为纳米量级，而长度则较大。由于纳米纤维的径向尺度小到纳米量级，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、物理如热、光、声、电、磁等方面的特异性。空心纳米纤维由于具有更大的比表面积，将具有更广泛的应用。在现有技术中，有很多制备纳米纤维的方法，例如抽丝法、模板合成法、分相法以及自组装法等。此外，还有电弧蒸发法，激光高温烧灼法，化合物热解法。这三种方法实际上都是在高温下使化合物或单质蒸发后，经热解或直接冷凝制得纳米纤维或纳米管，从本质上来说，都属于化合物蒸汽沉积法。

氮化钴具有多种组成，如化学式为CoN_1.2，Co_5.47N，Co₄N,Co₃N,Co₂N等。氮化钴具有广阔的应用前景，如应用于锂离子电池，超级电容器中，燃料电池催化剂和加氢脱硫催化剂等。纳米氮化钴的研究已成为材料科学领域研究的热点之一。目前已有氮化钴纳米粉体的报道，通常采用高温气-固相反应来制备，如采用金属钴纳米粉体与氮气反应，或者采用钴盐或氧化物与氨气或者氮气反应来制备氮化钴纳米粉体，但目前尚未见化学组成为Co₂N氮化钴空心纳米纤维一维纳米结构材料的报道。