本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種一維金屬氧化物/氧化鉬基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體金屬氧化物納米材料的性能優(yōu)異，被廣泛應(yīng)用于傳感、催化、光電等領(lǐng)域。值得注意的是，相比于傳統(tǒng)零維顆粒，一維半導(dǎo)體氧化物納米結(jié)構(gòu)具有較高的結(jié)晶度、大的比表面積等特點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用中具有了更明顯的優(yōu)勢(shì)。三氧化鉬是一種n型半導(dǎo)體過(guò)渡金屬氧化物，其禁帶寬度高達(dá)3.2ev，具有較高的氣體敏感性和較好的光學(xué)性能，備受科學(xué)家們的關(guān)注。

隨著科學(xué)研究的深入發(fā)展，單一組分材料的性質(zhì)已經(jīng)大部分被人們掌握和開(kāi)發(fā)，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代研究、實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展和需求。多組分復(fù)合納米材料不僅具有單個(gè)組分的性質(zhì)，還具有其各個(gè)組分不具有的新性質(zhì)。例如，將n型或p型半導(dǎo)體氧化物組合起來(lái)，形成新穎的n-n、p-p、p-n異質(zhì)結(jié)，將會(huì)有效地整流二者接觸面處的電子并增加界面勢(shì)壘，可以明顯地提高材料的氣敏性能。

在一維金屬氧化物納米材料表面進(jìn)行負(fù)載，一般使用浸漬法、水熱法或沉淀法。但是由于氧化鉬具有較高的結(jié)晶度，晶體缺陷少，若采用傳統(tǒng)的浸漬法或水熱法將氧化鉬與其它金屬氧化物進(jìn)行復(fù)合較為困難，且負(fù)載量較低，不足1%(synthesisandenhancedh2sgassensingpropertiesofα-moo3/cuop–njunctionnanocomposite,tie-shiwang,qing-shanwang,chun-lingzhu,qiu-yunouyang,li-hongqi,chun-yanli,gangxiao,penggao,yu-jinchen,sensorsandactuatorsb171-172(2012)256-262)；此外，氧化鉬為酸性氧化物，在負(fù)載過(guò)程中若使用到較強(qiáng)的堿性物質(zhì)作為沉淀劑時(shí)，很可能會(huì)造成氧化鉬載體的溶解和破壞，無(wú)法維持氧化鉬的一維棒狀結(jié)構(gòu)(synthesisandh2sgassensingpropertiesofcage-likeα-moo3/znocomposite,hai-longyu,lili,xin-minggao,yuezhang,fannameng,tie-shiwang,gaoxiao,yu-jinchen,chun-lingzhu,sensorsandactuatorsb171-172(2012)679-685)。因此，發(fā)明一種一維金屬氧化物/氧化鉬基復(fù)合材料且能夠使兩個(gè)組分緊密結(jié)合的制備方法非常重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一就是提供一種一維金屬氧化物/氧化鉬基復(fù)合材料的制備方法，以解決現(xiàn)有制備方法復(fù)合較為困難，方法復(fù)雜且負(fù)載效果不理想的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的之二就是提供一種一維金屬氧化物/氧化鉬基復(fù)合材料。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種一維金屬氧化物/氧化鉬基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（a）制備一維氧化鉬納米棒；

（b）將制得的一維氧化鉬納米棒、金屬硝酸鹽、葡萄糖、丙烯酸以及水超聲分散混合均勻，其中，一維氧化鉬納米棒與丙烯酸的比例為1g:(0.83-4.2)ml；然后將上述混合物置于140-180℃條件下晶化3-8h，得到黑色溶液；進(jìn)一步地，一維氧化鉬納米棒、金屬硝酸鹽、葡萄糖、丙烯酸以及水的比例為1g:(0-0.5)g:(1.5-2)g:(0.83-4.2)ml:(150-180)ml；

（c）將所得黑色溶液冷卻后過(guò)濾，將所得固體洗滌后在350-400℃條件下焙燒2.5-5h，即得到一維金屬氧化物/氧化鉬基復(fù)合材料。

步驟（a）中，一維氧化鉬納米棒的制備方法為：將2.0-2.8g鉬酸銨溶于100ml水中，之后加入10ml的65wt%的硝酸溶液，攪拌均勻后，置于反應(yīng)釜中并在170-185℃條件下晶化25-40h，然后將所得固體洗滌、干燥，即得淡藍(lán)色一維氧化鉬納米棒。

步驟（a）中，所述一維氧化鉬納米棒的直徑為20-100nm，長(zhǎng)度為2-10um。

步驟（b）中，所述金屬硝酸鹽為硝酸鎳或硝酸鋅。

步驟（c）中，所得一維金屬氧化物/氧化鉬基復(fù)合材料中金屬氧化物的負(fù)載量范圍為0-10wt%。

步驟（c）中，所得一維金屬氧化物/氧化鉬基復(fù)合材料中金屬氧化物的負(fù)載量范圍為4.1-7.2wt%。

一種應(yīng)用上述方法制得的一維金屬氧化物/氧化鉬基復(fù)合材料，所述復(fù)合材料為一維氧化鉬納米棒上均勻負(fù)載有金屬氧化物顆粒，所述金屬氧化物顆粒的負(fù)載量范圍為0-10wt%，進(jìn)一步地，所述金屬氧化物顆粒的負(fù)載量范圍為4.1-7.2wt%。

所述復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)可表示為ro/moo3，其中，r為ni或zn。

本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的一步水熱法，并通過(guò)使用一定量的丙烯酸，成功在一維氧化鉬納米棒上均勻負(fù)載了高達(dá)7.2wt%的金屬氧化物顆粒，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、合成周期短、成本低廉、環(huán)保綠色等優(yōu)點(diǎn)。所得復(fù)合材料具有較好的電氣學(xué)性能，可廣泛應(yīng)用于氣敏傳感器、光催化和化學(xué)吸附等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的一維氧化鉬納米棒的掃描圖片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的掃描圖片。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的能譜圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制備的一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的掃描圖片。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2制備的一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的能譜圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例3制備的一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的掃描圖片。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例3制備的一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的能譜圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例4制備的一維氧化鋅/氧化鉬復(fù)合材料的掃描圖片。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例4制備的一維氧化鋅/氧化鉬復(fù)合材料的能譜圖。

圖10為本發(fā)明對(duì)比例1制備的氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的掃描圖片。

圖11為本發(fā)明對(duì)比例2制備的氧化鋅/氧化鉬復(fù)合材料的掃描圖片。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1：

一維氧化鉬納米棒的制備：將2.45g鉬酸銨溶于100ml水中，之后加入10ml65wt%的硝酸溶液，攪拌30min后，置于90ml的聚乙烯不銹鋼反應(yīng)釜中，并在180℃烘箱中晶化30h，然后將所得固體用去離子水洗滌、干燥后，得到淡藍(lán)色粉末，即為一維氧化鉬納米棒。如圖1所示為一維氧化鉬納米棒的掃描圖片。

一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的制備：將0.12g一維氧化鉬納米棒、0.03g六水合硝酸鎳、0.2g葡萄糖、0.1ml丙烯酸和20ml去離子水超聲分散、混合均勻后，置于160℃烘箱中晶化5h，冷卻后，將黑色溶液過(guò)濾，所得固體用去離子水洗滌后在400℃條件下焙燒3h，即得一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料。圖2為該復(fù)合材料的掃描圖片，可以看出氧化鎳顆粒均勻負(fù)載在氧化鉬納米棒上，無(wú)顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象；圖3為該復(fù)合材料的能譜圖，圖中出現(xiàn)ni、o和mo三種元素的峰，說(shuō)明氧化鎳成功負(fù)載在氧化鉬納米棒上，負(fù)載量約為4.8wt%。

實(shí)施例2：

一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的制備：將0.12g一維氧化鉬納米棒、0.03g六水合硝酸鎳、0.2g葡萄糖、0.5ml丙烯酸和20ml去離子水超聲分散、混合均勻后，置于160℃烘箱中晶化5h，冷卻后，將黑色溶液過(guò)濾，所得固體用去離子水洗滌后在400℃條件下焙燒3h，即得一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料。圖4為該復(fù)合材料的掃描圖片，可以看出氧化鎳顆粒均勻負(fù)載在氧化鉬納米棒上，無(wú)顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象；圖5為該復(fù)合材料的能譜圖，圖中出現(xiàn)ni、o和mo三種元素的峰，說(shuō)明氧化鎳成功負(fù)載在氧化鉬納米棒上，負(fù)載量約為4.5wt%。

實(shí)施例3：

一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的制備：將0.12g一維氧化鉬納米棒、0.06g六水合硝酸鎳、0.2g葡萄糖、0.1ml丙烯酸和20ml去離子水超聲分散、混合均勻后，置于160℃烘箱中晶化5h，冷卻后，將黑色溶液過(guò)濾，所得固體用去離子水洗滌后在400℃條件下焙燒3h，即得一維氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料。其中，所用一維氧化鉬納米棒的制備方法同實(shí)施例1，圖6為該復(fù)合材料的掃描圖片，可以看出氧化鎳顆粒均勻負(fù)載在氧化鉬納米棒上，無(wú)顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象；圖7為該復(fù)合材料的能譜圖，圖中出現(xiàn)ni、o和mo三種元素的峰，說(shuō)明氧化鎳成功負(fù)載在氧化鉬納米棒上，負(fù)載量約為7.2wt%。

實(shí)施例4：

一維氧化鋅/氧化鉬復(fù)合材料的制備：將0.12g一維氧化鉬納米棒、0.03g六水合硝酸鋅、0.3g葡萄糖、0.1ml丙烯酸和20ml去離子水超聲分散、混合均勻后，置于160℃烘箱中晶化6h，冷卻后，將黑色溶液過(guò)濾，所得固體用去離子水洗滌后在400℃條件下焙燒3h，即得到一維氧化鉬/氧化鋅復(fù)合材料。其中，所用一維氧化鉬納米棒的制備方法同實(shí)施例1，圖8為該復(fù)合材料的掃描圖片，可以看出氧化鋅顆粒均勻負(fù)載在氧化鉬納米棒上，無(wú)顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象；圖9為該復(fù)合材料的能譜圖，圖中出現(xiàn)zn、o和mo三種元素的峰，說(shuō)明氧化鎳成功負(fù)載在氧化鉬納米棒上，負(fù)載量約為4.1wt%。

對(duì)比例1：

氧化鎳/氧化鉬復(fù)合材料的制備：將0.12g一維氧化鉬納米棒、0.06g六水合硝酸鎳、0.2g葡萄糖和20ml去離子水超聲分散、混合均勻后，置于160℃烘箱中晶化5h，冷卻后，將黑色溶液過(guò)濾，所得固體用去離子水洗滌后在400℃條件下焙燒3h，即得到一維氧化鉬/氧化鋅復(fù)合材料。其中，所用一維氧化鉬納米棒的制備方法同實(shí)施例1，圖10為該復(fù)合材料的掃描圖片，由圖中可以看出，氧化鎳顆粒存在團(tuán)聚現(xiàn)象，且負(fù)載不均勻，負(fù)載效果不理想。

對(duì)比例2：

氧化鋅/氧化鉬復(fù)合材料的制備：將0.12g一維氧化鉬納米棒、0.03g六水合硝酸鋅、0.2g葡萄糖和20ml去離子水超聲分散、混合均勻后，置于160℃烘箱中晶化5h，冷卻后，將黑色溶液過(guò)濾，所得固體用去離子水洗滌后在400℃條件下焙燒3h，得到一維氧化鋅/氧化鉬復(fù)合材料。其中，所用一維氧化鉬納米棒的制備方法同實(shí)施例1，圖11為該復(fù)合材料的掃描圖片，由圖中可以看出，存在較多氧化鋅顆粒沒(méi)有負(fù)載到一維氧化鉬納米棒上，負(fù)載效果不理想。