[发明专利]一种深蓝色氧化钨纳米线及其制备方法

说明书

本发明涉及一种深蓝色氧化钨纳米线及其制备方法，包括将液态金属涂敷于柔性基材表面，形成含有液态金属涂层的柔性基底，然后将所述柔性基底与钨盐试剂进行水热反应的步骤。本发明制备了一种深蓝色氧化钨纳米线，氧空位丰富，该纳米材料适用于光电器件及电化学器件等，对相关器件研究具有重要意义。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种深蓝色氧化钨纳米线及其制备方法。

背景技术

纳米材料由于其巨大的比表面积，存在丰富的表面与界面效应。氧化钨纳米材料是重要的半导体材料，由于其具有广泛的应用范围和多样的性能，一直是科研和工业重要的研究对象。其应用范围包括，气敏传感、电致变色、光催化等。一般的，水热法合成氧化钨呈现黄色(WO₃)，制备方法有水热法、喷涂法、电沉积法。但是该方法制备的氧化钨因为氧空位较少，应用于气敏、电致变色、催化等性能有待提高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种深蓝色氧化钨纳米线及其制备方法。本发明制备了一种深蓝色氧化钨纳米线，氧空位丰富，该纳米材料适用于光电器件及电化学器件等，对相关器件研究具有重要意义。

本发明的目的之一在于提供一种深蓝色氧化钨纳米线的制备方法，包括将液态金属涂敷于柔性基材表面，形成含有液态金属涂层的柔性基底，然后将所述柔性基底与钨盐试剂进行水热反应的步骤。本发明中，引入液态金属柔性涂层，通过与水溶液的钨盐，在高温高压下，将生成的钨(Ⅵ)还原为钨(V)，形成含有钨(Ⅵ)及钨(V)混合价态的深蓝色化合物，本发明提供一种富有氧空位的半导体纳米材料。

根据本发明的一些优选实施方式，所述钨盐试剂为钨酸钠、硫酸钾和草酸的水溶液；优选的，所述钨酸钠、所述硫酸钾和所述草酸的质量比为(4～5):(5～6):(3～4)；所述钨酸钠与溶剂的质量体积比为4～5g:70～90mL；所述溶剂为去离子水。

根据本发明的一些优选实施方式，所述液态金属选自镓、镓铟、镓铟锡、镓铟锌、镓铟锡和镓铟锡锌合金中的一种。

根据本发明的一些优选实施方式，所述液态金属中，铟含量不超过50wt％，优选为20～30wt％；镓和铟的质量比为90:10～75.5:24.5，优选为75.5:24.5。

根据本发明的一些优选实施方式，所述液态金属涂层的厚度为1～1000μm，优选为10～100μm，更优选为20～100μm。

根据本发明的一些优选实施方式，所述水热反应的温度为150～200℃，反应压力为1～20MPa，优选为2～3Mpa，反应时间为12～48h。

根据本发明的一些优选实施方式，所述柔性基材选自耐150℃以上高温的纸、布料、高分子材料中的一种，优选为聚酰亚胺(PI)膜。

根据本发明的一些优选实施方式，包括以下步骤：按所述液态金属的配比将各合金组分混合，然后在100～300℃下烘箱内进行磁力搅拌1～12h优选2～4h，冷却至室温，得到液态金属；将所述液态金属涂敷于柔性基材表面，形成含有液态金属涂层的柔性基底；将钨酸钠、硫酸钾和草酸按配比依次加入去离子水中，磁力搅拌0～30min，得到所述钨盐试剂；先后将所述钨盐试剂和所述柔性基底置于水热釜中，在150～200℃，1～10MPa优选2～3MPa的条件下反应12～48h，清洗，干燥，即得。

本发明另一方面提供一种深蓝色氧化钨纳米线，由所述的方法制备得到，所述氧化钨纳米材料为线状，纳米线直径为280nm，长度在0.2mm以上，所述氧化钨纳米线为含Ⅵ价钨和V价钨的深蓝色化合物，优选的，V价钨含量至少为Ⅵ价钨和V价钨总质量的8％。

根据本发明的一些优选实施方式，所述液态金属涂层的层厚为1～1000μm，优选为10～100μm。