專利名稱：一種制備金屬氧化物多晶納米管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備金屬氧化物多晶納米管的方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化物塊體材料被廣泛的應(yīng)用于鋰電池、氣敏傳感器、紫外探測器等光電子領(lǐng)域。近來由于納米技術(shù)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了許多不同于金屬氧化物塊體的性質(zhì)。如由納米尺寸效應(yīng)引起的禁帶寬度的可調(diào)性，室溫下激光的發(fā)現(xiàn)，及氣敏和鋰電池性能的提高等。在現(xiàn)有的納米結(jié)構(gòu)中，多孔納米管由于其高的比表面積、不易團聚及鋰離子在其中的易穿透性，被認(rèn)為是一類具有極大潛力的鋰離子電池材料。目前一般采用陽極氧化鋁模板法制備金屬氧化物納米管，但是由于該方法存在產(chǎn)量低，顆粒較大，直徑較粗及氧化鋁模板不能完全去除等缺點，極大的限制了金屬氧化物納米管在鋰離子電池中的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有制備方法存在的缺陷，提供一種新的制備金屬氧化物多晶納米管的方法。
本發(fā)明的制備金屬氧化物多晶納米管的方法，包括如下步驟1)按多壁納米碳管與氯化鈉的摩爾比為0.1～10∶1，將多壁納米碳管加入到氯化鈉水溶液中，超聲分散，然后加入濃度為0.02～4摩爾/升帶正電的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌，使聚丙烯胺氫氯化物包覆在多壁納米碳管的表面，去離子水清洗；2)將步驟1)得到的產(chǎn)物加入到濃度為0.02～4摩爾/升帶負(fù)電的聚苯乙烯磺酸鈉溶液中，攪拌，使聚苯乙烯磺酸鈉包覆在步驟1)產(chǎn)物的表面，去離子水清洗；3)將步驟2)得到的產(chǎn)物加入到濃度為0.02～4摩爾/升帶正電的聚丙烯胺氫氯化物溶液中，攪拌，使聚丙烯胺氫氯化物包覆在步驟2)產(chǎn)物的表面，去離子水清洗；4)將步驟3)得到的產(chǎn)物重新超聲分散在去離子水中，加入金屬氯化物，多壁納米碳管與金屬氯化物的摩爾比為0.1～10∶1；5)滴加濃度為0.1摩爾/升的硼氫化鈉水溶液，硼氫化鈉與金屬氯化物的摩爾比為1～10∶1，離心，干燥，接著在500～1000℃氧氣氣氛中熱處理1～10小時。
上述的氯化物可以是氯化銦、氯化鎳、氯化錫、氯化鋅、氯化鈷、氯化鐵或氯化錳。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明以碳管為模板，利用正負(fù)電層層自組的普遍性原理，可以制備多種金屬氧化物的納米管；由于以碳管為模板，因此具有產(chǎn)量大，顆粒小，直徑較細(xì)及模板易去除等優(yōu)點。
圖1氧化銦納米管的掃描電鏡照片；圖2氧化銦納米管的透射電鏡照片；圖3氧化鎳納米管的掃描電鏡照片；圖4氧化鎳納米管的透射電鏡照片；圖5氧化錫納米管的透射電鏡照片。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實施例11)將60毫克多壁納米管碳加入到50毫升0.5摩爾/升氯化鈉水溶液中，并超聲1小時，加入20毫升0.02摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；2)加入20毫升0.04摩爾/升的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；3)加入20毫升0.02摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；4)將清洗完的粉末重新超聲分散在100毫升去離子水中，加入0.5毫摩爾氯化銦；5)在上述溶液中滴加20毫升0.1摩爾/升的硼氫化鈉水溶液，將制備的物質(zhì)離心、干燥后在500℃氧氣氣氛中熱處理3小時，得到氧化銦納米管。
圖1和圖2分別是氧化銦納米管的掃描電鏡照片和透射電鏡照片。納米管直徑為20nm、顆粒大小為5nm。
實施例21)將60毫克多壁納米管碳加入到20毫升0.5摩爾/升氯化鈉水溶液中，并超聲1小時，加入20毫升4摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；
2)加入20毫升0.02摩爾/升的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；3)加入20毫升0.4摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時；用去離子水離心清洗；4)將清洗完的粉末重新超聲分散在100毫升去離子水中，加入5毫摩爾氯化銦；5)在上述溶液中滴加50毫升0.1摩爾/升的硼氫化鈉水溶液。將制備的物質(zhì)離心、干燥后在1000℃氧氣氣氛中熱處理5小時，得到氧化銦納米管。其結(jié)果和例1相似。
實施例31)將120毫克多壁納米管碳加入到200毫升0.5摩爾/升氯化鈉水溶液中，并超聲1小時，)加入20毫升0.08摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；2)加入20毫升0.04摩爾/升的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；3)加入20毫升0.08摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；4)將清洗完的粉末重新超聲分散在100毫升去離子水中，加入1毫摩爾氯化鎳；5)在上述溶液中滴加500毫升0.1摩爾/升的硼氫化鈉水溶液，將制備的物質(zhì)離心、干燥后在700℃氧氣氣氛中熱處理3小時，得到氧化鎳納米管。
圖3和圖4分別是氧化鎳納米管的掃描電鏡照片和透射電鏡照片。納米管直徑為20～30nm、顆粒大小為5nm。
實施例41)將60毫克多壁納米管碳加入到20毫升0.5摩爾/升氯化鈉水溶液中，并超聲1小時，加入20毫升4摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時。用去離子水離心清洗；2)加入20毫升0.02摩爾/升的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，攪拌0.5小時。用去離子水離心清洗；3)加入20毫升0.4摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；4)將清洗完的粉末重新超聲分散在100毫升去離子水中，加入5毫摩爾氯化鎳；
5)在上述溶液中滴加50毫升0.1摩爾/升的硼氫化鈉水溶液，將制備的物質(zhì)離心、干燥后在1000℃氧氣氣氛中熱處理5小時，得到氧化鎳納米管。其結(jié)果和例3相似。
實施例51)將240毫克多壁納米管碳加入到100毫升0.5摩爾/升氯化鈉水溶液中，超聲1小時，加入20毫升0.1摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；2)加入20毫升0.04摩爾/升的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；3)加入20毫升0.1摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；4)將清洗完的粉末重新超聲分散在100毫升去離子水中，加入2毫摩爾氯化錫；5)在上述溶液中滴加200毫升0.1摩爾/升的硼氫化鈉水溶液，將制備的物質(zhì)離心、干燥后在800℃氧氣氣氛中熱處理10小時，得到氧化錫納米管。
圖5是氧化錫納米管的透射電鏡照片。納米管直徑為20～50nm、顆粒大小為5nm。
實施例61)將120毫克多壁納米管碳加入到50毫升0.5摩爾/升氯化鈉水溶液中，并超聲1小時，)加入20毫升0.1摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；2)加入20毫升0.04摩爾/升的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；3)加入20毫升0.1摩爾/升的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌0.5小時，用去離子水離心清洗；4)將清洗完的粉末重新超聲分散在100毫升去離子水中，加入1毫摩爾氯化錫；5)在上述溶液中滴加100毫升0.1摩爾/升的硼氫化鈉水溶液，將制備的物質(zhì)離心、干燥后在900℃氧氣氣氛中熱處理5小時。得到氧化錫納米管。其結(jié)果和例5相似。
權(quán)利要求
1.一種制備金屬氧化物多晶納米管的方法，其特征在于包括如下步驟1)按多壁納米碳管與氯化鈉的摩爾比為0.1～10∶1，將多壁納米碳管加入到氯化鈉水溶液中，超聲分散，然后加入濃度為0.02～4摩爾/升帶正電的聚丙烯胺氫氯化物溶液，攪拌，使聚丙烯胺氫氯化物包覆在多壁納米碳管的表面，去離子水清洗；2)將步驟1)得到的產(chǎn)物加入到濃度為0.02～4摩爾/升帶負(fù)電的聚苯乙烯磺酸鈉溶液中，攪拌，使聚苯乙烯磺酸鈉包覆在步驟1)產(chǎn)物的表面，去離子水清洗；3)將步驟2)得到的產(chǎn)物加入到濃度為0.02～4摩爾/升帶正電的聚丙烯胺氫氯化物溶液中，攪拌，使聚丙烯胺氫氯化物包覆在步驟2)產(chǎn)物的表面，去離子水清洗；4)將步驟3)得到的產(chǎn)物重新超聲分散在去離子水中，加入金屬氯化物，多壁納米碳管與金屬氯化物的摩爾比為0.1～10∶1；5)滴加濃度為0.1摩爾/升的硼氫化鈉水溶液，硼氫化鈉與金屬氯化物的摩爾比為1～10∶1，離心，干燥，接著在500～1000℃氧氣氣氛中熱處理1～10小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備金屬氧化物多晶納米管的方法，其特征在于所說的氯化物是氯化銦、氯化鎳、氯化錫、氯化鋅、氯化鈷、氯化鐵或氯化錳。
全文摘要
本發(fā)明公開的制備金屬氧化物多晶納米管的方法，步驟如下1)將多壁納米碳管加到氯化鈉水溶液中，超聲分散，然后加入帶正電的聚丙烯胺氫氯化物溶液，使聚丙烯胺氫氯化物包覆在多壁納米碳管的表面；2)將步驟1)得到的產(chǎn)物加到帶負(fù)電的聚苯乙烯磺酸鈉溶液中，使聚苯乙烯磺酸鈉包覆在步驟1)產(chǎn)物的表面；3)將步驟2)得到的產(chǎn)物加到帶正電的聚丙烯胺氫氯化物溶液中，使聚丙烯胺氫氯化物包覆在步驟2)產(chǎn)物的表面；4)將步驟3)得到的產(chǎn)物分散在去離子水中，加入金屬氯化物，滴加硼氫化鈉水溶液，離心，干燥，在氧氣氣氛中熱處理。本發(fā)明以碳管為模板，利用正負(fù)電層層自組可以制備多種金屬氧化物的納米管，具有產(chǎn)量大，顆粒小，直徑較細(xì)及模板易去除等優(yōu)點。
文檔編號C01G49/02GK1974402SQ20061015473
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者楊德仁, 張輝, 杜寧 申請人:浙江大學(xué)