专利名称：一种制备金属氧化物多晶纳米管的方法
技术领域：
本发明涉及制备金属氧化物多晶纳米管的方法。
背景技术：
金属氧化物块体材料被广泛的应用于锂电池、气敏传感器、紫外探测器等光电子领域。近来由于纳米技术的发展，发现了许多不同于金属氧化物块体的性质。如由纳米尺寸效应引起的禁带宽度的可调性，室温下激光的发现，及气敏和锂电池性能的提高等。在现有的纳米结构中，多孔纳米管由于其高的比表面积、不易团聚及锂离子在其中的易穿透性，被认为是一类具有极大潜力的锂离子电池材料。目前一般采用阳极氧化铝模板法制备金属氧化物纳米管，但是由于该方法存在产量低，颗粒较大，直径较粗及氧化铝模板不能完全去除等缺点，极大的限制了金属氧化物纳米管在锂离子电池中的应用。
发明内容
本发明的目的是为克服现有制备方法存在的缺陷，提供一种新的制备金属氧化物多晶纳米管的方法。
本发明的制备金属氧化物多晶纳米管的方法，包括如下步骤1)按多壁纳米碳管与氯化钠的摩尔比为0.1～10∶1，将多壁纳米碳管加入到氯化钠水溶液中，超声分散，然后加入浓度为0.02～4摩尔/升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在多壁纳米碳管的表面，去离子水清洗；2)将步骤1)得到的产物加入到浓度为0.02～4摩尔/升带负电的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，搅拌，使聚苯乙烯磺酸钠包覆在步骤1)产物的表面，去离子水清洗；3)将步骤2)得到的产物加入到浓度为0.02～4摩尔/升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液中，搅拌，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在步骤2)产物的表面，去离子水清洗；4)将步骤3)得到的产物重新超声分散在去离子水中，加入金属氯化物，多壁纳米碳管与金属氯化物的摩尔比为0.1～10∶1；5)滴加浓度为0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，硼氢化钠与金属氯化物的摩尔比为1～10∶1，离心，干燥，接着在500～1000℃氧气气氛中热处理1～10小时。
上述的氯化物可以是氯化铟、氯化镍、氯化锡、氯化锌、氯化钴、氯化铁或氯化锰。
本发明的有益效果在于本发明以碳管为模板，利用正负电层层自组的普遍性原理，可以制备多种金属氧化物的纳米管；由于以碳管为模板，因此具有产量大，颗粒小，直径较细及模板易去除等优点。
图1氧化铟纳米管的扫描电镜照片；图2氧化铟纳米管的透射电镜照片；图3氧化镍纳米管的扫描电镜照片；图4氧化镍纳米管的透射电镜照片；图5氧化锡纳米管的透射电镜照片。
具体实施例方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例11)将60毫克多壁纳米管碳加入到50毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并超声1小时，加入20毫升0.02摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；2)加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；3)加入20毫升0.02摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中，加入0.5毫摩尔氯化铟；5)在上述溶液中滴加20毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，将制备的物质离心、干燥后在500℃氧气气氛中热处理3小时，得到氧化铟纳米管。
图1和图2分别是氧化铟纳米管的扫描电镜照片和透射电镜照片。纳米管直径为20nm、颗粒大小为5nm。
实施例21)将60毫克多壁纳米管碳加入到20毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并超声1小时，加入20毫升4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；
2)加入20毫升0.02摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；3)加入20毫升0.4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时；用去离子水离心清洗；4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中，加入5毫摩尔氯化铟；5)在上述溶液中滴加50毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液。将制备的物质离心、干燥后在1000℃氧气气氛中热处理5小时，得到氧化铟纳米管。其结果和例1相似。
实施例31)将120毫克多壁纳米管碳加入到200毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并超声1小时，)加入20毫升0.08摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；2)加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；3)加入20毫升0.08摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中，加入1毫摩尔氯化镍；5)在上述溶液中滴加500毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，将制备的物质离心、干燥后在700℃氧气气氛中热处理3小时，得到氧化镍纳米管。
图3和图4分别是氧化镍纳米管的扫描电镜照片和透射电镜照片。纳米管直径为20～30nm、颗粒大小为5nm。
实施例41)将60毫克多壁纳米管碳加入到20毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并超声1小时，加入20毫升4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时。用去离子水离心清洗；2)加入20毫升0.02摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，搅拌0.5小时。用去离子水离心清洗；3)加入20毫升0.4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中，加入5毫摩尔氯化镍；
5)在上述溶液中滴加50毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，将制备的物质离心、干燥后在1000℃氧气气氛中热处理5小时，得到氧化镍纳米管。其结果和例3相似。
实施例51)将240毫克多壁纳米管碳加入到100毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，超声1小时，加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；2)加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；3)加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中，加入2毫摩尔氯化锡；5)在上述溶液中滴加200毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，将制备的物质离心、干燥后在800℃氧气气氛中热处理10小时，得到氧化锡纳米管。
图5是氧化锡纳米管的透射电镜照片。纳米管直径为20～50nm、颗粒大小为5nm。
实施例61)将120毫克多壁纳米管碳加入到50毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并超声1小时，)加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；2)加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；3)加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；4)将清洗完的粉末重新超声分散在100毫升去离子水中，加入1毫摩尔氯化锡；5)在上述溶液中滴加100毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，将制备的物质离心、干燥后在900℃氧气气氛中热处理5小时。得到氧化锡纳米管。其结果和例5相似。
权利要求
1.一种制备金属氧化物多晶纳米管的方法，其特征在于包括如下步骤1)按多壁纳米碳管与氯化钠的摩尔比为0.1～10∶1，将多壁纳米碳管加入到氯化钠水溶液中，超声分散，然后加入浓度为0.02～4摩尔/升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在多壁纳米碳管的表面，去离子水清洗；2)将步骤1)得到的产物加入到浓度为0.02～4摩尔/升带负电的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，搅拌，使聚苯乙烯磺酸钠包覆在步骤1)产物的表面，去离子水清洗；3)将步骤2)得到的产物加入到浓度为0.02～4摩尔/升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液中，搅拌，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在步骤2)产物的表面，去离子水清洗；4)将步骤3)得到的产物重新超声分散在去离子水中，加入金属氯化物，多壁纳米碳管与金属氯化物的摩尔比为0.1～10∶1；5)滴加浓度为0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，硼氢化钠与金属氯化物的摩尔比为1～10∶1，离心，干燥，接着在500～1000℃氧气气氛中热处理1～10小时。
2.根据权利要求1所述的制备金属氧化物多晶纳米管的方法，其特征在于所说的氯化物是氯化铟、氯化镍、氯化锡、氯化锌、氯化钴、氯化铁或氯化锰。
全文摘要
本发明公开的制备金属氧化物多晶纳米管的方法，步骤如下1)将多壁纳米碳管加到氯化钠水溶液中，超声分散，然后加入带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在多壁纳米碳管的表面；2)将步骤1)得到的产物加到带负电的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，使聚苯乙烯磺酸钠包覆在步骤1)产物的表面；3)将步骤2)得到的产物加到带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液中，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在步骤2)产物的表面；4)将步骤3)得到的产物分散在去离子水中，加入金属氯化物，滴加硼氢化钠水溶液，离心，干燥，在氧气气氛中热处理。本发明以碳管为模板，利用正负电层层自组可以制备多种金属氧化物的纳米管，具有产量大，颗粒小，直径较细及模板易去除等优点。
文档编号C01G49/02GK1974402SQ20061015473
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月21日 优先权日2006年11月21日
发明者杨德仁, 张辉, 杜宁 申请人:浙江大学