本发明涉及纳米材料技术领域,具体是涉及一种棒状β-feooh纳米颗粒及其制备方法。
背景技术:
β-feooh作为一种分布广泛的铁的氧化物,通常的晶体形状有针状,棒状等。作为一种常用电极材料,在制备超级电容器和锂离子电池上有很大的应用,同时是高质量敏感元器件的重要原料。
β-feooh的制备方法据已报道的有化学沉淀法、水热合成法、空气氧化法和溶胶凝胶法。上述方法通常所制得的β-feooh呈纺锤形、棒状、针状,再通过进一步组装呈花簇状、空心海胆状。这些方法制备的β-feooh的粒度分布较广,比表面积较低,因此,他们无法在电极材料、敏感元器件和有机污染物的催化降解等方面得到更好的应用。
技术实现要素:
为了克服现有技术中存在的上述缺陷,本发明的目的在于提供一种超细β-feooh棒状结构的制备方法,获得的β-feooh具有粒径分布均匀,尺寸较小等特性。
为实现该目的,本发明采用了以下技术方案:
一种β-feooh纳米棒,其长度为35nm,直径约5nm。
一种制备β-feooh纳米棒的方法,先将fecl3·6h2o溶解于水体系中,然后经热处理经过水解反应和氧化反应得到棒状β-feooh。
优选的β-feooh纳米棒的制备方法,包括如下步骤:
(1)取40ml水和40ml10mm的kmno4加入锥形瓶中形成溶液a;
(2)然后将fecl3·6h2o溶解在溶液a中,经过搅拌混合和超声分散得到溶液b,溶液b中fecl3·6h2o的质量浓度为5~20g/l;
(3)将溶液b于70~90℃下经过4~6h热处理,得到溶液c和沉淀物d;
(4)沉淀物d经过清洗、烘干即可获得目标产品即β-feooh纳米棒。
本发明通过水解沉淀法成功的获得了一种β-feooh纳米棒,具体是将去离子水和kmno4配成溶液后再加入fecl3·6h2o进行水解反应,提高反应温度到80℃左右以促进反应,既增加了产物产量且不会改变晶体形态。经过超声洗涤得到具有粒度分布均匀、表面活性高、吸附性能优良的β-feooh纳米棒。
与现有技术相比,本发明的有益效果表现在:
(1)本发明实现了通过氧化还原加速水解沉淀的方法,在一定温度下经过简便的热处理,快速得到具有粒径分布均匀,尺寸较小的β-feooh纳米棒,为β-feooh纳米棒合成提供了一种新的途径。
(2)本发明的制备工艺简单,整个制备体系容易构建、操作简便、条件易控、成本低廉、产物组成易控、产物分布均匀、不易团聚、适合于大规模工业生产。
(3)本发明采用常规可溶性铁盐作为反应物,在制备过程中产生的副产物少,对环境污染较小,是一种环保型合成工艺。
(4)本发明制备的产物环境友好、条件易控、成本低廉,可以应用在电极材料、敏感元器件和有机污染物的催化降解等方面,有较为广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的β-feooh纳米棒的xrd(x射线衍射分析)图,从图中可以得出β-feooh纳米棒对应标准卡片jcpdscardno.65–2865。
图2为本发明实施例2制备的β-feooh纳米棒的透射电境(tem)图,从图中可以得出纳米棒大约35nm长,5nm宽。
具体实施方式
以下结合实施例以及附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
β-feooh纳米棒的制备方法,包括如下步骤:
(1)将40ml的去离子水和40ml的kmno4配制成呈浅紫色的溶液a,ph为4.0-5.0。
(2)然后称取0.76g的fecl3·6h2o溶解在溶液a中,经过1分钟的搅拌混合和超声分散得到体积为80ml的呈深黄色的溶液b。
(3)将溶液b放进恒温干燥箱里,于80℃下经过4h热处理,得到溶液c和沉淀物d。
(4)沉淀物d经离心收集后用去离子水和无水乙醇超声清洗,最后进行烘干处理,即可获得黄褐色的目标产品,即β-feooh纳米棒。
图1为实施例1所得产物的xrd谱图。与标准的β-feooh谱图(jcpds:341266)相比可得,所得的产物为高纯度β-feooh。
图2为实施例1所得产物的tem图。由图可得:产物的形态为棒状,颗粒的直径约5nm。
实施例2
β-feooh纳米棒的制备方法,包括如下步骤:
(1)将40ml的去离子水和40ml的10mmkmno4紫色的溶液a,ph为4.0~5.0。
(2)然后称取0.76g的fecl3·6h2o溶解在溶液a中,经过3分钟的搅拌混合和超声分散得到体积为80ml的呈紫色的溶液b。
(3)将溶液b放进恒温干燥箱里,于80℃下经过4h热处理,得到溶液c和沉淀物d。
(4)沉淀物d经离心收集后用去离子水和无水乙醇超声清洗,最后进行烘干处理,即可获得褐色的目标产品,即β-feooh纳米棒。