[发明专利]一种多孔MoO3

说明书

本申请公开了一种多孔MoOsubgt;3/subgt;单晶材料及其制备方法和应用，所述多孔MoOsubgt;3/subgt;单晶材料中含有纳米孔道；所述纳米孔道为10nm～50nm。该材料具有首次报道的纳米孔道结构以及大尺寸(010)面MoOsubgt;3/subgt;纳米孔单晶结构；该制备方法利用金属钼酸盐与MoN之间通过固相扩散氮化转成MoN多孔单晶，以MoN多孔单晶为衬底，最终氧化多孔MoN生长出多孔MoOsubgt;3/subgt;单晶，其余产物完全挥发，产物纯度高；并且该方法操作简单、重复性好、价格低廉。

技术领域

本申请涉及一种多孔MoO₃单晶材料及其制备方法和应用，属于单晶制备领域。

背景技术

氧化钼(MoO₃)是一类重要的过渡金属氧化物半导体，其用途十分广泛。MoO₃具有独特的宽禁带，适合于紫外光探测。α-MoO₃半导体的带隙高达3.0-3.4eV，MoO₃材料已被应用于光致变色、电致变色器件、晶体管、湿度传感器、气体传感器、光电探测器，电化学反应电极、催化等领域。作为一种过渡半导体金属氧化物，在高温下容易部分结构失去氧而变成缺氧状态，是有机分子的强吸附剂，是挥发性有机化合物(VOC)化学传感器的最佳选择。MoO₃对多种有机物有良好的传感器响应。作为一种宽频带隙半导体材料，其微纳米级别结构在气敏特性和光催化领域都有优良性能，在气敏领域，MoO₃对气体表现出优异的气敏性能。

制备MoO₃目前可用熔融法、水热法、固相化学法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积、物理气相沉积、静电纺丝、脉冲激光沉积等方法。然而这些方法要么是制备块体材料，要么是制备微/纳米尺度的MoO₃，结构和功能单一，例如熔融法制备的MoO₃单晶，有高度有序的周期性结构，然而其比表面积极小，很难作为高性能的气敏材料、光催化材料、或者电催化电极材料。而纳米材料虽然上述性能较好，但是纳米结构的材料往往稳定性差，而且由于接触电阻大，其导电性能差，大大影响了在光电领域的应用。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种多孔MoO₃单晶材料。

多孔MoO₃单晶材料具有纳米孔道结构，大尺寸(010)面MoO₃纳米孔单晶。多孔MoO₃单晶结合了单晶的稳定性、良好的导电性、和纳米材料大的比表面积，是一种兼具块体材料优势和纳米材料优势的新材料，具有更加广泛的应用，可作为高稳定性的催化材料、高性能、高稳定性的电化学反应电极材料、及高性能的光致变色、气敏材料等。结构排列良好并且高度有序的单晶材料会对电子的传输起着至关重要的作用。制备高度有序排列大尺寸纳米孔结构的单晶，不仅增大了它的比表面积，有序排列也为载流子的快速传输提供了有利通道，这样的结构使其光学的吸收增强，进而提高了传感器的性能，另外单晶结构的材料其稳定性大大优于纳米材料。作为电化学反应的电极材料，相较与纳米材料稳定性高，相较与一般的无孔单晶，具有更大的比表面积，是一种结合了块体单晶高度稳定性和纳米材料大比表面的一种新型氧化物单晶材料。

一种多孔MoO₃单晶材料，所述多孔MoO₃单晶材料中含有纳米孔道；

所述纳米孔道为10nm～50nm。

可选地，所述纳米孔道为10nm～15nm。

可选地，所述纳米孔道独立地选自10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm中的任意值或任意两者之间的范围值。

可选地，所述多孔MoO₃单晶材料为多孔MoO₃单晶。

可选地，所述多孔MoO₃单晶晶体的尺寸为0.1cm～30cm；