专利名称：一种大面积制备金属或金属氧化物纳米环的简单方法
一种大面积制备金属或金属氧化物纳的简单方法
技术领域：
本发明属于化学、化工领域，特别是关于一种环状纳米结构的制备方法。
背景技术：
近年来环状纳米结构因具有独特的物理、化学性能，以及在光、电、催化和存 储等领域具有潜在的应用价值而倍受人们的关注。迄今，人们已经制备出多种纳米环，如ZnO、 H02和Sn02纳棘、Au纳料。然而在金属或金属氧化物纳米环方面，其制备条件相当苛刻且 成本昂贵，所以迄今仍缺少一种有效的制好段。因此很有必要发展一种简单、低廉并且操作方 便的方法制备金属或金属氧化物纳米环。
发明内容本发明的目的是为了克服现有技术的不足，,一种大面积制备金属或金属氧 化物纳米环的简单方法。
该方法以硝,二氧化硅复合溶胶为前驱体，皿浸渍提拉技术在硅片、或玻璃等上形 成硝,二氧化硅薄膜，再紐两歩热处理获得到金属齢属氧化物纳料。
一种大面积制备金属或金属氧化物纳，的简单方法，该方法包括以下歩骤 第一、Si02溶胶的制备将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照摩尔比为1: 3~8: 3-8的比例混合，并舰硝酸调节混合溶液的pH值在l 3之间，混合溶液经磁力搅拌数1 3小时后，获得二氧化硅溶胶；
第二，在上步SiO2溶胶中加入硝酸盐，瓶制硝麟与正硅酸乙酯的摩尔比在1:0.01 0.1之 间，继续搅拌数1 3小时后，获得硝酸衞二氧化硅溶胶；
第三、以硝酸掛二氧化硅溶胶为前驱体，采用浸渍提拉的方法在基底上形成硝Mffi/二氧化硅 薄膜；
第四、通过两步热处理础酸盐/二氧化硅薄麟制备金属逸金属氧化物纳斜首先在150 300。C之间对硝酸盐/二氧化硅薄膜进行热处理1 3小时，然后翻500 800℃之间热处理1 2 小时获得金属或金属氧化物纳棘。
所获得的金属或金属氧化物纳糾的面密度在107~109011-2之间，纳糾的内径在50-300nm之间， 环的平均厚度约30nm。
其中，第四步所述两歩热处理站酸掛二氧化硅薄膜，第一歩热处趣鹏略高于硝酸盐的熔点，第二歩热处理M高于硝M^盐的分解温度。
所述的硝酸盐是硝酸银、硝酸铁、硝酸锌、硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴或硝酸镁。
本发明的工作原理为首先通过溶胶凝胶和浸渍提拉成膜方法制备组成均匀分布的硝酸盐/二氧化硅薄膜，再经过两步热处理工艺大面积制备金属或金属氧化物纳米环，第一步热处理 略 高于硝ma的熔点，以促使硝酸盐熔并从Si02基体中相分离而形成微小的硝酸盐液滴，微小的液滴再经过高于其分解温度的第二步热处理，可进一步转化成金属或金属氧化物气泡，最后， 或金属氧化物气泡破裂，并在冷却的过程中自组织形成金属或金属氧化物纳米环。
本发明的优点和积极鄉
(1)该方法可以大面积制造金属或金属氧化物纳米环，且纳米环的内、外直径易于控制和 调整；(2)该制备金属或金属氧化物纳米环的方法工艺简单、成本低廉，无需特另啲仪器设备， 易于大规模妒。
图1是金属银纳米环的扫描电镜照片(标线标度为200nm)。
具体实船式
实施例1:
结合头施例对本发明作进一步说明-
以正硅酸乙酯无水乙醇去离子水=l:5:3.46的摩尔比例配置二氧化硅溶液。溶液在磁力搅拌器上搅拌半小时，加入浓硝酸溶液，使溶液的pH值为2。继续搅拌2小时，呈现半透明状时，加入硝,粉末，其中硝麟与正硅酸乙酯的摩尔比为1: 0.1。继续搅拌3小时，最终得到透明溶液。然后用硅片作基底采用浸渍提拉成膜技术成膜，待硝酸敏二氧化硅复合薄膜自然风干后，先在250℃热处理1小时，然后雜600退火2小时，获得金属膨内米环。图l是制备的金属银纳米环的扫描电镜照片，所制备的金属银纳米环的面密度约为109cm-2，纳糾平均厚度约30nm，平均外径约为190nm。
实施例2:
以正硅酸乙酯无水乙醇去离子=l: 5: 3.46的摩尔比例配置二氧化硅溶液。溶液在磁力搅拌器上搅拌半小时，加入浓硝酸溶液，使溶液的pH值为2。继续搅拌2小时，呈现半透明状时，加入硝麟粉末，其中础麟与正硅酸乙酯的摩尔比为l: 0.05。继续搅拌3小时，最终得到透明溶液。然后用硅片作基底采用浸渍提拉成膜技术成膜，待硝酸街二氧化硅复合薄膜自然风干后，先在210℃热处理1小时，然后在650℃退火2小时，获得四氧化三铁纳米环。所制备的四氧化三铁纳米环的面密度约为109cm-2，纳米环平均厚度约30nm，平均外径约为190nm。
权利要求
1、一种大面积制备金属或金属氧化物纳米环的简单方法，其特征在于该方法包括以下步骤第一、SiO2溶胶的制备将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按照摩尔比为1∶3-8∶3-8的比例混合，并通过硝酸调节混合溶液的pH值在1～3之间，混合溶液经磁力搅拌1～3小时后，获得二氧化硅溶胶；第二、在上步SiO2溶胶中加入硝酸盐，并控制硝酸盐与正硅酸乙酯的摩尔比在1∶0.01～0.1之间，继续搅拌1～3小时后，获得硝酸盐/二氧化硅溶胶；第三、以硝酸盐/二氧化硅溶胶为前驱体，采用浸渍提拉的方法在基底上形成硝酸盐/二氧化硅薄膜；第四、通过两步热处理硝酸盐/二氧化硅薄膜来制备金属或金属氧化物纳米环首先在150～300℃之间对硝酸盐/二氧化硅薄膜进行热处理1～3小时，然后再在500～800℃之间热处理1-2小时获得金属或金属氧化物纳米环。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所获得的金属或金属氧化物纳米环的面密度在 10Ll0、n^之间，纳米环的内径在50-300nm之间，环的平均厚度约30nm。
3、 根据权利要求l所述的方法，^#征在于第四步戶腿两步热处理硝 /二氧化硅薄膜，第一歩热处理 略高于硝酸盐的熔点，第二歩热处理温度高于硝酸盐的分smj度。
4、 根据权利要求l-3中任一项所述的方法，其特征在于阮必的硝MSfe是硝酸银、硝酸铁、硝 酸锌、石肖酸铜、石'f!酸镍、硝酸邻、或础Mf美。
全文摘要
一种大面积制备金属或金属氧化物纳米环的简单方法。该方法首先通过溶胶-凝胶和浸渍提拉成膜方法制备组成均匀分布的硝酸盐/二氧化硅薄膜，再经过两步热处理工艺大面积制备金属或金属氧化物纳米环，第一步热处理温度略高于硝酸盐的熔点，以促使硝酸盐熔化并从SiO<sub>2</sub>基体中相分离而形成微小的硝酸盐液滴，微小的液滴再经过高于其分解温度的第二步热处理，可进一步转化成金属或金属氧化物气泡，最后金属或金属氧化物气泡破裂，并在冷却的过程中自组织形成金属或金属氧化物纳米环。该方法可以大面积制造金属或金属氧化物纳米环，且纳米环的内、外直径易于控制和调整；该方法工艺简单、成本低廉，无需特别的仪器设备，易于大规模生产。
文档编号B82B3/00GK101200283SQ20071015104
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者玮 周, 段月琴, 王文慧, 王达健, 袁志好 申请人:天津理工大学