纳米棒阵列薄膜材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料及其制备方法，属于催化材料和纳米材料制备技术领域，特别涉及到具有多孔结构的CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]一维纳米材料由于其形状的各向异性，具有更高的比表面积，更好的空间电荷分离效率，在各种传感器、微电极、器件集成连接线等方面具有极高的影响力和重要地位，以至成为近年来纳米材料研宄的热点。尖晶石型复合金属氧化物是一类比较重要的复合金属氧化物，其中CoFe2O4具有高矫顽力和光催化活性，目前已有很多科研工作者利用溶胶凝胶法、模板法、以及水热法制备CoFe2O4纳米线或纳米管等结构。Ji (GuangbinJi, ShaolongTang, Baolong Xu, Benxi Gu, Youwei Du, Chemical Physics Letters, 2003, 379, 484 - 489)利用溶胶凝胶法制备了纳米线，Keller (N Keller, C Pham-Huu, T Shiga, CEstournes, J.-MGreneche, M.J Ledoux, Journal of Magnetism and Magnetic MateriaIs, 2004, 272 - 276，1642 - 1644)利用多层碳纳米管为模板制备了 CoFe2O4纳米线，Xu(YanXu, Jie Wei, Jinli Yao, Junli Fu, DeshengXue, Materials Letters, 2008, 62, 1403 - 1405)利用阳极氧化铝为模板制备了 CoFe2O4纳米管并讨论了其铁磁性。但是以钴氧化物作为模板通过模板法合成多孔CoFe2O4纳米棒的一维材料鲜有报道。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是一种制备多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜的方法。具体是利用水热反应和液相反应，通过模板法和液相反应后锻烧得到多孔CoFe2O4纳米棒阵列，组成阵列的纳米棒长度约为1.5?3 μ m。所用原材料廉价易得，操作简易，制备方法简单，易于控制，设备要求低，是一种环保的制备方法。
[0004]一种多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料，包括CoFe 204纳米棒和基底；CoFe 204纳米棒为多孔结构，其紧密地生长在基底上，CoFe2O4纳米棒的直径为70?130nm，长度为1.5?3 ym;基底材质为具有支撑功能的片状结构的导电或不导电材料，包括玻璃片、掺杂氟的SnO2透明导电玻璃或金属片。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]I)基底的预处理:配制丙酮溶液和异丙醇溶液混合溶液，将基底放置其中，超声处理，晾干，备用；所述的基底为具有支撑功能的片状结构的导电或不导电材料；
[0007]2)水热反应与液相反应:首先水热反应，配制六水合硝酸钴、氟化氨和脲的混合溶液，摩尔浓度比为1:2:5，将步骤I)处理好的基底置于上述混合溶液中，120°C下水热反应5-12h ;然后液相反应，用去离子水洗涤烘干后置于0.05-0.15M硝酸铁溶液中静置6-24h ；
[0008]3)干燥与煅烧:将步骤2)得到的材料进行干燥，然后置于400-500°C条件下煅烧2h。
[0009]采用金属片为基底时，水热反应必须加入氟化氨，浓度为0.2mol L'
[0010]步骤2)中水热反应时间为6h ;步骤2)中液相反应的硝酸铁溶液溶度为0.1M，液相反应时间为12h。
[0011]步骤2)中烘干温度为60°C，时间为15min。
[0012]步骤3)中煅烧温度为450°C。
[0013]本发明提出一种制备多孔CoFe2O4纳米棒的阵列薄膜方法，利用模板法和液相反应，煅烧后得到的纳米棒阵列薄膜由多孔CoFe2O4纳米棒组成，便于将其应用在锂电池、薄膜太阳能电池等方面，是一种操作简便，方法灵活的环境友好型的制备方法。
【附图说明】
[0014]图1是制备的多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料与FTO基底对比的X射线衍射图(XRD)。横坐标是两倍衍射角(2 Θ )，纵坐标是衍射峰强度(a.u.)。
[0015]图2是制备的模板纳米棒阵列薄膜材料的扫描电镜图(SEM)。
[0016]图3a是制备的多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料的扫描电镜图(SEM)。
[0017]图3b是制备的多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料的扫描电镜图(SEM)。
[0018]图3c是制备的多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料的扫描电镜图(SEM)。
[0019]图4a是制备的多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料的透射电镜图(TEM)。
[0020]图4b是制备的多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料的透射电镜图(TEM)。
[0021]图4c是制备的多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料的透射电镜图(TEM)。
[0022]图5是制备的多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料的样品相应的选区电子衍射图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的【具体实施方式】。
[0024]实施例1
[0025]首先预处理FTO导电玻璃，配制等体积比的1ml去离子水、1ml丙酮溶液和1ml异丙醇溶液的混合溶液，搅拌lOmin，转移至烧杯，放入相应规格(8cm2)的FTO玻璃，在超声振荡池中10W功率下超声处理lOmin，然后取出自然晾干，把导电面朝下倾斜放置于25ml聚四氟乙烯反应釜内壁备用；取0.55g六水合硝酸钴，0.15g氟化氨，0.6g脲，溶于20ml的去离子水中，搅拌5min，把澄清溶液转移至盛有预处理好的FTO导电玻璃的25ml的反应釜中，120°C下水热反应6h ;用去离子水洗涤烘干后置于20ml 0.1M硝酸铁溶液中静置12h。液相反应之后，取出FTO玻璃，置于烧杯中，在60°C的烘箱中干燥15min，然后取出放在马弗炉中以2°C /min速度从室温程序升温到450°C并煅烧2h。
[0026]实施例2
[0027]按照实施例1本发明中的水热反应时六水合硝酸钴的用量减少到0.5g，其他原料用量以及实验步骤保持不变，制得多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料。
[0028]实施例3
[0029]按照实施例1本发明中的水热反应时六水合硝酸钴的用量增加到0.6g，其他原料用量以及实验步骤保持不变，制得多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料。
[0030]实施例4
[0031]按照实施例1本发明中的水热反应时氟化氨的用量减少到0.12g，其他原料用量以及实验步骤保持不变，制得多孔CoFe2O4纳米棒阵列薄膜材料。
[0032]实施例5