一种钒氧化物纳米阵列及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种银氧化物纳米阵列，属于纳米材料和纳米材料制备技术领域；本发明还涉及了上述钒氧化物纳米阵列的制备方法。
【背景技术】
[0002]进入21世纪，以纳米科技为代表的新兴技术，给人类带来第三次工业革命，纳米科技将给人类创造更多的新物质、新材料和新器件，改变人们千百年来形成的生活。人们研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。纳米技术是一种能在原子或分子水平上操纵物质的技术，或者说是在纳米水平上对物质和材料进行研究处理的技术，作为材料技术，纳米技术能够为信息和生物科学技术进一步发展提供基础的材料，所以纳米技术的意义已远远超过了电子信息技术和生物科学技术。
[0003]钒氧化物由于其优异的性能从而在电化学、催化、传感器、智能包覆、光信息存储、光开关、光致变色、电致变色和红外探测等领域的广泛应用。不同类型形貌的钒氧化物纳米材料相继被报道，如:CN 1012050804 B合成出棒状的，片状的纳米钒氧化物。Krumeich等报道了利用三异丙醇氧化钒和以脂肪胺为模板剂制备出类似碳纳米管结构的钒氧化物纳米管(J.Am.Chem.Soc.，1999，121，8324-8331)。纳米阵列是具有纳米结构的物质单元按照一定的规则排列形成。纳米阵列可以更加自由地调节纳米阵列体系的性质，就为成功设计多功能的纳米器件的元件提供了保证。在超级电容器，高密度存储介质，纳米发动机等方面具有广阔的应用前景。然而关于钒氧化物纳米阵列尚未看到报道。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种钒氧化物纳米阵列，由钒氧化物纳米片自组装形成，解决了现有技术中还处于空白的问题。
[0005]本发明的另外一个目的在于提供一种钒氧化物纳米阵列的制备方法。
[0006]本发明的技术方案如下:
钒氧化物纳米阵列，由钒氧化物纳米片自组装形成；钒氧化物纳米片的长度为5~20ym，宽度为100~1000 nm，厚度为10~100 nm ;纳米阵列是由10~100个钒氧化物纳米片组成。
[0007]本发明提供了上述钒氧化物纳米阵列的制备方法如下:
首先将钒源与模板剂充分水解，模板剂的用量与钒的用量的摩尔比为1:0.1-10 ; 之后将上述水解后的物质进行晶化，晶化温度为100~250 °C，晶化时间为2~10 d。
[0008]所述的模板剂为环己胺；所述的钒源为五氧化二钒、草酸氧钒或乙酰丙酮氧钒。
[0009]所述的模板剂的用量与钒的用量的优选摩尔比为1:1~5。
[0010]所述的晶化温度优选为150~200 °C，晶化时间优选为4~8 d。
[0011]所述的水解过程为:先将钒源和模板剂共同加入到水中并剧烈搅拌使之成为粘稠液体，再将粘稠液体加入水中剧烈搅拌使之充分水解并调制成固体微粒和液体物质分布均匀的流变态，其中钒源与水总用量的比例为I mol:50~200 L0
[0012]所述的水解过程为:将模板剂加入水中，将钒源溶解于水中，在搅拌情况下将钒液缓慢加入到上述的模板剂溶液中，完毕后剧烈搅拌使之充分水解，其中钒源与水总用量的比例为 I mol:50-200 L0
[0013]所述的钒源与水总用量的比例优选为I mol:100~150 L。
[0014]总之，本发明公开的方法有以下优点:使用的模板剂和钒源比较常见，制备成本比较低；使用的制备工艺流程简单，所得到的纳米材料的形貌特殊，层次结构清楚，而且可控。
【附图说明】
[0015]图1为实施例1得到样品的XRD谱图。
[0016]图2为实施例1得到样品的红外光谱图。
[0017]图3为实施例1得到样品的扫描电镜图。
[0018]图4为实施例1得到样品的扫描电镜图。
[0019]图5为实施例2得到样品的扫描电镜图。
[0020]图6为实施例1得到样品的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0021]实施例1
将20 mmolV205和20 mmol的环己胺加入10 mL去离子水中并剧烈搅拌I h使之成为粘稠液体，再加入90 mL去离子水中后剧烈搅拌I h使之充分水解并调制成固体微粒和液体物质分布均匀的流变态，然后将上述水解后的流变态物质移入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，在180 °C下晶化5 do产品经过水洗过滤，将滤饼转移到50 mL乙醇中并在室温下充分搅拌I d以完全除去有机物后再过滤，在70 °C下干燥，得钒氧化物纳米阵列。其XRD谱图，红外光谱图和扫描电镜分别为图1、2和3、4。
[0022]实施例2
将乙酰丙酮氧钒代替五氧化二钒，其它步骤同实施例1。其扫描电镜为图5。
[0023]实施例3
将草酸氧钒代替五氧化二钒，其它步骤同实施例1。其扫描电镜为图6。
[0024]实施例4
将20 mmolV205和40 mmol的环己胺加入10 mL去离子水中并剧烈搅拌I h使之成为粘稠液体，再加入90 mL去离子水中后剧烈搅拌I h使之充分水解并调制成固体微粒和液体物质分布均匀的流变态，然后将其移入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，在160 °C下晶化5 d。产品经过水洗过滤，将滤饼转移到50 mL乙醇中并在室温下充分搅拌I d以完全除去有机物后再过滤，在70 °C下干燥，得钒氧化物纳米阵列。
[0025]实施例5
将20 mmol V2O5和10 mmol的环己胺加入10 mL去离子水中并剧烈搅拌I h使之成为粘稠液体，再加入90 mL去离子水中后剧烈搅拌I h使之充分水解并调制成固体微粒和液体物质分布均匀的流变态，然后将其移入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，在150 °C下晶化7 d。产品经过水洗过滤，将滤饼转移到50 mL乙醇中并在室温下充分搅拌I d以完全除去有机物后再过滤，在70 °C下干燥，得钒氧化物纳米阵列。
[0026]实施例6
将20 mmolV205和100 mmol的环己胺加入10 mL去离子水中并剧烈搅拌lh使之成为粘稠液体，再加入90 mL去离子水中后剧烈搅拌1 h使之充分水解并调制成固体微粒和液体物质分布均匀的流变态，然后将其移入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，在200 °C下晶化3 d。产品经过水洗过滤，将滤饼转移到50 mL乙醇中并在室温下充分搅拌1 d以完全除去有机物后再过滤，在70 °C下干燥，得钒氧化物纳米阵列。
[0027]实施例7
将20 mmol乙酰丙酮氧银和60 mmol的环己胺加入10 mL去离子水中并剧烈搅拌1 h使之成为粘稠液体，再加入90 mL去离子水中后剧烈搅拌1 h使之充分水解并调制成固体微粒和液体物质分布均匀的流变态，然后将其移入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，在170 °C下晶化4 do产品经过水洗过滤，将滤饼转移到50 mL乙醇中并在室温下充分搅拌1d以完全除去