[发明专利]一种金属氧化物纳米链的制备方法及纳米链

说明书

本发明提供了一种金属氧化物纳米链的制备方法及纳米链，该制备方法包括：在基板上设置狭缝；以金属纳米颗粒作催化剂，将所述基底加热至1000℃～1100℃，并控制碳源气体、氢气和水蒸气组成的混合气体流经加热后的所述基底，以在所述基底上的所述狭缝中间，生长1cm～10cm碳纳米管；气化金属氧化物，气化后的所述金属氧化物沿着所述碳纳米管形成纳米片，所述碳纳米管与生长于所述碳纳米管上的所述纳米片构成纳米链。本方案能制备出厘米级长度的纳米链，大大提高纳米链的长度，并提高纳米链的生长效率。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别涉及一种金属氧化物纳米链的制备方法及纳米链。

背景技术

纳米材料由于其独特的物理化学效应，在化工、生物工程和医学等多个领域具有广阔的应用场景。现有的纳米材料主要包括纳米管、纳米带和纳米链等。

其中，纳米金属颗粒连接在一起形成的金属纳米链是最常见的纳米链结构。在合成金属纳米链时，主要基于柠檬酸钠与氯金酸的氧化还原反应，金属颗粒在模板上进行自组装，形成金属纳米链。

通过此方法合成的金属纳米链长度较短，一般限制在微米级。

发明内容

本发明实施例提供了一种金属氧化物纳米链的制备方法及纳米链，能提高纳米链的长度。

本发明实施例提供了一种金属氧化物纳米链的制备方法，包括：

在基板上设置狭缝；

以金属纳米颗粒作催化剂，将所述基底加热至1000℃～1100℃，并控制碳源气体、氢气和水蒸气组成的混合气体流经加热后的所述基底，以在所述基底上的所述狭缝中间，生长1cm～10cm碳纳米管；

气化金属氧化物，气化后的所述金属氧化物沿着所述碳纳米管形成纳米片，所述碳纳米管与生长于所述碳纳米管上的所述纳米片构成纳米链。

上述制备纳米链的方法中，首先通过化学气相沉积方式制备出厘米级的超长碳纳米管，然后气化金属氧化物，使得气态金属氧化物在超长碳纳米管上形成纳米片，由此制得厘米级长度的纳米链，其中，纳米链的每个单元由二维层状材料的纳米片和对应的碳纳米管段组成，由此大大提高了纳米链的长度。

其中，生长碳纳米管的基底一般为硅材质的基底，在基底上设置狭缝的过程可以通过以下方式实现：

利用光刻法在基底上刻出一定数量的狭缝，或者在一块尺寸较大的基底表面黏附多块尺寸较小的基底，则尺寸较小的基底之间的缝隙即为狭缝。

另外，金属纳米颗粒可以为Fe、Mo、Cu和Cr中的任意一种纳米颗粒。

金属纳米颗粒的制备过程可以为：将Fe、Mo、Cu和Cr中任意一种的金属氯化物的乙醇溶液或水溶液涂抹于基底上，然后将基底置于反应器中，并将反应器加热至800℃～1000℃，然后向反应器中通入氢气或氢气与惰性气体的混合气体进行还原反应，以此制得金属纳米颗粒。

由于碳纳米管的制备技术发展完善，则基于碳纳米管制备金属氧化物纳米管的操作过程非常简便，操作容易，适于纳米链的批量化生产。并且，这种技术方法不局限于某种特定材料，对于能够吸附在碳纳米管表面的材料都可以结晶并连接成纳米链，是一种通用的制备方法。

另外，在碳纳米管上生长多个纳米片的过程是同时进行的，则纳米链的生长时间几乎与生长单个纳米片的时间相同，即总生长时间为单个纳米片长度除以平均生长速率。而现有技术在制备一维纳米材料时，几乎是以设定速率从头生长至结束，如碳纳米管生长时间为总长度除以平均生长速率，由此，本实施例提供的纳米链制备方法还提高了纳米链的生长效率。

可选地，在所述生长1cm～10cm碳纳米管之后，在所述气化金属氧化物之前，进一步包括：

将固态金属氧化物和所述碳纳米管放置于同一反应器内；