[发明专利]一种高长径比二氧化钼纳米管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高长径比二氧化钼纳米管及其制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤(1)以四水合七钼酸铵、一水合柠檬酸为原料制备混合溶液，以及步骤(2)水热反应得到高长径比二氧化钼纳米管。本发明的高长径比二氧化钼纳米管中的纳米管含量大于95％，单根纳米管直径为1‑8nm，长度为2‑7μm。本发明方法无毒无污染，环境友好且重复性强。

技术领域

本发明属于半导体纳米材料技术领域，具体涉及一种高长径比二氧化钼纳米管及其制备方法。

背景技术

过渡金属氧化物具有非常独特的性能，例如超导性、巨磁阻效应还有压电效应等。其中二氧化钼具有金属导电性、高熔点，而且有望被广泛地用作催化剂、传感器、记录材料以及电极材料等。

现有技术中，关于合成二氧化钼的方法有很多。典型的是通过还原三氧化钼来合成二氧化钼粉末。Yang等通过在酒精蒸汽中还原三氧化钼得到了二氧化钼。Manthiram和Liu等通过液相还原的方法制得了二氧化钼粉末。Liang等通过低温水热反应制得了不同形貌的二氧化钼纳米颗粒。也有科研工作者通过水热法合成了多孔和中空的二氧化钼纳米球。一维二氧化钼的合成也有报道，但大多是用碳纳米管作为模板进行生长，或者通过热蒸发的方式合成等。例如，Zhou等就是通过在Mo片上进行热蒸发制备了大规模的二氧化钼纳米管阵列。Suemitsu等通过在乙炔和氧气的混合气体中点燃Mo基片，从而得到了二氧化钼中空纤维。然而，鲜有报道通过低温水热制得高产率高长径比的二氧化钼纳米管。

通过低温水热制得高产率高长径比的二氧化钼管具有十分重要的意义。本发明的发明人经过大量创造性劳动提出本发明。

发明内容

为解决上述背景技术提及的技术问题，本发明旨在提供一种高长径比二氧化钼纳米管及其制备方法，尤其是低温制备高长径比二氧化钼纳米管的方法。本发明的技术方案为一种高长径比二氧化钼纳米管的制备方法，包括如下步骤：步骤(1)，以四水合七钼酸铵、一水合柠檬酸为原料，制备混合溶液；以及，步骤(2)：水热反应。

进一步地，在步骤(2)后，还包括步骤(3)：将水热反应后的产物后处理。

进一步地，所述后处理包括将水热反应后的产物进行反复离心洗涤并干燥。

进一步地，在步骤(2)水热反应前充分搅拌所述混合溶液，然后置于反应釜中进行水热反应。

进一步地，在所述步骤(1)中，将所述四水合七钼酸铵置于水中，搅拌待钼酸铵完全溶解在水中，得到钼酸铵溶液；在搅拌的过程中向所述钼酸铵溶液中加入一水合柠檬酸，搅拌若干小时，得到所述混合溶液。优选搅拌10-30分钟待钼酸铵完全溶解在水中。

本发明的某种实施方式中，所述钼酸铵溶液的浓度为0.01-0.08mol/L；在搅拌的过程中向所述钼酸铵溶液中加入一水合柠檬酸，搅拌1-8h，得到所述混合溶液；所述钼酸铵溶液的浓度优选为0.01-0.05mol/L，更优选0.025mol/L。

进一步地，所述步骤(2)包括：将所述混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，待反应釜以3-5℃/min的升温速率升至160-200℃，保温40-60h，然后将反应釜冷却至室温，在反应釜中进行水热反应，水热反应1-10h。优选以5℃/min的升温速率升至180℃，保温48h。

进一步地，在所述步骤(3)中，所述后处理包括用去离子水和无水乙醇对反应釜中的深色沉淀物进行反复离心洗涤，待沉淀物中的杂质去除后干燥。

本发明还提供了上述方法制得的所述高长径比二氧化钼纳米管所述二氧化钼纳米管为单斜的二氧化钼结构(monoclinic-MoO₂)，其中纳米管含量大于95％，单根纳米管直径为1-8nm，长度为2-7μm。

本发明还提供了上述方法制得的所述高长径比二氧化钼纳米管的应用，所述的高长径比二氧化钼纳米管作为半导体纳米材料制备的原料。