專利名稱：一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，屬于氧化銦納米材料制備技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氧化銦(ln203)是一種重要的n —型半導(dǎo)體氧化物，屬于III-VI族，帶隙寬度在 3.55-3.75eV間，其穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為立方方鐵錳礦結(jié)構(gòu)，另外一種為亞穩(wěn)相剛玉結(jié)構(gòu)，屬于六方 結(jié)構(gòu)。納米結(jié)構(gòu)的InA，由于具有載流子的量子限域效應(yīng)而表現(xiàn)出許多新奇的電學(xué)、光學(xué) 性質(zhì)，從而使其廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，包括太陽能電池，平板顯示器，氣敏元件，電光調(diào) 節(jié)器、半導(dǎo)體傳感器等。特別是在氣體傳感器材料中，氧化鋅、氧化錫研究最早最廣泛，
而氧化銦則是后起之秀。同氧化鋅和氧化錫相比氧化銦雖然成本高，但是在探測(cè)某些氣體， 比如"2，02，肌,戰(zhàn)時(shí)具有靈敏度高(可達(dá)5X1(T)、反應(yīng)快的特點(diǎn)，因此研究得也較多。 目前，應(yīng)用于以上用途的氧化銦一般以納米顆?；蛘弑∧さ男问酱嬖?，由于納米顆粒具有 難以回收的缺點(diǎn)，使其應(yīng)用成本較高，而薄膜與其它形式的納米材料相比不但具有制備溫 度高，成本高等缺點(diǎn)，而且由于器件只能利用表面效應(yīng)，所以靈敏度和其它性能等與一維、 二維納米材料相比大大降低，在很多場(chǎng)合下不能推廣應(yīng)用。
In203作為氣體傳感器的工作原理是基于待測(cè)氣體的吸附和緊隨著的表面反應(yīng)過程所引 起的電導(dǎo)變化，因此增大其比表面積是提高氣敏性能的一個(gè)重要途徑。納米線作為一維納 米材料，不但保持了納米材料的很多特性，而且，具有高的比表面積、更好的可觀測(cè)性和 可操作性，可以實(shí)現(xiàn)在普通顯微鏡下的觀測(cè)和操作。《先進(jìn)材料》(ADVANCED MATERIAL 2003,15,143-146.)報(bào)道了用物理法VLS(vapor-liquid-soUd生長(zhǎng)方式)制備單晶氧化銦納米線， 該方法過程復(fù)雜，設(shè)備昂貴；英國《材料化學(xué)》(JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 2001,11,2901-2902.)也報(bào)道了利用多孔氧化鋁作模板，通過溶膠-凝膠技術(shù)制備了氧化銦納 米管，該方法由于使用了模板劑，使產(chǎn)物提純過程變得復(fù)雜。因此，探索簡(jiǎn)單、高效的合 成路線合成一維結(jié)構(gòu)的氧化銦納米材料，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)合理，工藝簡(jiǎn)單，形貌可控，尺寸分布均 勻的氧化銦納米線有序聚集體。
一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法,主要包括溶劑熱反應(yīng)，離心分離，干燥工序， 具體制備步驟如下
1) 制備In00H納米線有序聚集體
稱取1毫摩爾InCl3溶于30ml非極性烷烴溶劑中，加入6~8g十二胺、4~7ml油酸為表 面活性劑，攪拌均勻后轉(zhuǎn)入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封閉擰緊反應(yīng)釜，在 120-280'C溫度條件下恒溫反應(yīng)5-40h;反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，將釜內(nèi)產(chǎn)物傾出， 離心分離，用去離子水和無水乙醇各洗滌三次，真空干燥得到InOOH納米線有序聚集體。
2) 制備1&03納米線有序聚集體
將步驟1)制備的產(chǎn)品In00H納米線有序聚集體在450-46(TC下退火40-80min,得到 1&03納米線有序聚集體。
優(yōu)選的，步驟l)中所述的非極性烷烴溶劑選自正己烷、正庚垸或環(huán)己烷。
步驟1)中所述的恒溫下反應(yīng)是將反應(yīng)釜置于能精確控溫的烘箱，或者將反應(yīng)釜置于能 精確控溫的電阻爐中。
步驟l)中所述的真空干燥溫度優(yōu)選55-60'C。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，10203納米線有序聚集體的方法，采用了溶劑熱反應(yīng)，反應(yīng)簡(jiǎn)單易控; 所得產(chǎn)物物相單純，所制備的InA為椏鈴型納米線有序聚集體，納米線的平均直徑約為20 納米，長(zhǎng)度約幾個(gè)微米,尺寸分布均勻.通過改變反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，可控制合成不同形 貌的納米線聚集體如柴禾束狀、橢圓形等。
產(chǎn)物物相用X-射線粉末衍射(XRD)進(jìn)行測(cè)試，儀器型號(hào)為BrukerD8X-射線衍射儀， X-射線源為Cu-Ka輻射(X=1.5418A)，掃描角度范圍29為15°~80°之間。
圖1中A為退火前產(chǎn)物的X光衍射譜圖。所有衍射峰可指標(biāo)為正交晶系的InOOH(JCPDS No. 17-0549)。圖1中B為450。C下退火lh后產(chǎn)物的X光衍射譜圖。所有衍射峰可指標(biāo)為立 方晶系的InA (JCPDS No. 06-0416)。
樣品的形貌用場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡(FESEM)JSM-6700F進(jìn)行觀察。從圖2給出的FESEM 照片可見，產(chǎn)物是由大量直徑約為20nm的納米線有序聚集組成，聚集體呈現(xiàn)啞鈴型。
氧化銦由于具有載流子的量子限域效應(yīng)而表現(xiàn)出許多新奇的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，從而廣 泛應(yīng)用于太陽能電池，平板顯示器，氣敏元件，電光調(diào)節(jié)器、半導(dǎo)體傳感器等領(lǐng)域?，F(xiàn)有 氧化銦納米材料方法和路線都或多或少存在著過程復(fù)雜，使用昂貴的試劑，毒性較大，顆 粒尺寸較大，尺寸不均勻等問題。本發(fā)明提供了一種立方相氧化銦納米線有序聚集體的溶 劑熱制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，所得納米線具有高的比表面積，形貌可控，尺寸分布均 勻，可應(yīng)用于氣敏傳感器中以提高傳感器的靈敏性。


圖1是InOOH和InA為納米線有序聚集體的XRD圖譜。 圖2是典型InA為納米線有序聚集體的掃描電鏡(SEM)照片。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，主要包括溶劑熱反應(yīng)，離心分離，干燥工序， 具體制備步驟如下
1) 制備InOOH納米線有序聚集體
稱取l毫摩爾InCl3溶于30ml正庚垸中，加入7g十二胺、4ml油酸為表面活性劑，攪 拌均勻后轉(zhuǎn)入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi),封閉擰緊反應(yīng)釜,置于烘箱內(nèi)，在20(TC 恒溫下反應(yīng)20h;反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，將釜內(nèi)產(chǎn)物傾出，離心分離，用去離子水 和無水乙醇各洗滌三次,60'C真空干燥得到InOOH納米線有序聚集體；所述的烘箱是能精確 控溫的烘箱。
2) 制備1^03納米線有序聚集體
將步驟1)制備的產(chǎn)品InOOH納米線有序聚集體在45(TC下退火60min,得到111203納米 線有序聚集體。實(shí)施例2:
一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，具體制備步驟如下 1 )制備In00H納米線有序聚集體
稱取l毫摩爾InCl3溶于30ml正庚烷中，加入8g十二胺、7ml油酸為表面活性劑，攪 拌均勻后轉(zhuǎn)入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封閉擰緊反應(yīng)釜，置于能精確控溫的 電阻爐上，在18(TC恒溫下反應(yīng)30h;反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，將釜內(nèi)產(chǎn)物傾出，離 心分離，用去離子水和無水乙醇各洗滌三次,55'C真空干燥得到InOOH納米線有序聚集體；
2)制備InA納米線有序聚集體
將步驟1)制備的產(chǎn)品InOOH納米線有序聚集體在455-C下退火50min，得到Iri203納米 線有序聚集體。
實(shí)施例3:
一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，具體制備步驟如下
1) 制備InOOH納米線有序聚集體
稱取1毫摩爾InCl3溶于30ml正庚烷中，加入8g十二胺、4ml油酸為表面活性劑，攪 拌均勻后轉(zhuǎn)入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封閉擰緊反應(yīng)釜，置于能精確控溫的 電阻爐上，在12(TC恒溫下反應(yīng)30h;反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，將釜內(nèi)產(chǎn)物傾出，離 心分離，用去離子水和無水乙醇各洗滌三次,55'C真空干燥得到InOOH納米線有序聚集體；
2) 制備InA納米線有序聚集體
將步驟1)制備的產(chǎn)品InOOH納米線有序聚集體在45(TC下退火60min，得到InA納米 線有序聚集體。 實(shí)施例4:
一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，具體制備步驟如下
1) 制備InOOH納米線有序聚集體
稱取l毫摩爾InCl3溶于30ml正庚烷中，加入6g十二胺、4ml油酸為表面活性劑，攪 拌均勻后轉(zhuǎn)入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封閉擰緊反應(yīng)釜，置于能精確控溫的 電阻爐上，在280'C恒溫下反應(yīng)30h;反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，將釜內(nèi)產(chǎn)物傾出，離 心分離，用去離子水和無水乙醇各洗滌三次,55'C真空干燥得到InOOH納米線有序聚集體；
2) 制備111203納米線有序聚集體
將步驟1)制備的產(chǎn)品InOOH納米線有序聚集體在460。C下退火80min，得到1 03納米 線有序聚集體。 實(shí)施例5:
制備步驟同實(shí)施例l，不同之處是稱取l毫摩爾InCl3溶于30ml正己垸中，加入7g 十二胺、4ml油酸為表面活性劑，攪拌均勻后轉(zhuǎn)入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)， 封閉擰緊反應(yīng)釜，置于烘箱內(nèi)，在20(TC恒溫下反應(yīng)20h。
實(shí)施例6:
制備步驟同實(shí)施例l，不同之處是稱取l毫摩爾InCl3溶于30ml環(huán)己垸中，加入7g 十二胺、4ml油酸為表面活性劑，攪拌均勻后轉(zhuǎn)入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)， 封閉擰緊反應(yīng)釜，置于烘箱內(nèi)，在200'C恒溫下反應(yīng)20h。
權(quán)利要求
1、一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，主要包括溶劑熱反應(yīng)，離心分離，干燥工序，其特征在于，具體制備步驟如下1)制備InOOH納米線有序聚集體稱取1毫摩爾InCl3溶于30ml非極性烷烴溶劑中，加入6～8g十二胺、4～7ml油酸為表面活性劑，攪拌均勻后轉(zhuǎn)入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封閉擰緊反應(yīng)釜，在120-280℃溫度條件下恒溫反應(yīng)5-40h；反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，將釜內(nèi)產(chǎn)物傾出，離心分離，用去離子水和無水乙醇各洗滌三次，真空干燥得到InOOH納米線有序聚集體；2)制備In2O3納米線有序聚集體將步驟1)制備的產(chǎn)品InOOH納米線有序聚集體在450-460℃下退火40-80min，得到In2O3納米線有序聚集體。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，其特征在于，步驟 1)中所述的非極性垸烴溶劑選自正己垸、正庚垸或環(huán)己垸。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，其特征在于，步驟 1)中所述的恒溫反應(yīng)是將反應(yīng)釜置于能精確控溫的烘箱，或者將反應(yīng)釜置于能精確控溫的 電阻爐上。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，其特征在于，步驟 1)中所述的真空干燥溫度優(yōu)選55-6(TC。
全文摘要
一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法。以InCl₃為原料，非極性烷烴為溶劑，十二胺、油酸作為表面活性劑，置于烘箱120-280℃恒溫反應(yīng)5-40h，產(chǎn)物水洗、醇洗后干燥，得到InOOH納米線有序聚集體；InOOH在450-460℃下退火，得到In₂O₃納米線有序聚集體。納米線的平均直徑約為20納米，長(zhǎng)度約幾個(gè)微米。該方法設(shè)計(jì)合理，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)物物相單一，形貌可控，尺寸分布均勻。
文檔編號(hào)C01G15/00GK101182031SQ20071011464
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者占金華, 范迎菊 申請(qǐng)人:山東大學(xué)