一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法

专利名称：一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法，属于氧化铟纳米材料制备技术 领域。
背景技术：
氧化铟(ln203)是一种重要的n —型半导体氧化物，属于III-VI族，带隙宽度在 3.55-3.75eV间，其稳定结构为立方方铁锰矿结构，另外一种为亚稳相刚玉结构，属于六方 结构。纳米结构的InA，由于具有载流子的量子限域效应而表现出许多新奇的电学、光学 性质，从而使其广泛应用于许多领域，包括太阳能电池，平板显示器，气敏元件，电光调 节器、半导体传感器等。特别是在气体传感器材料中，氧化锌、氧化锡研究最早最广泛，
而氧化铟则是后起之秀。同氧化锌和氧化锡相比氧化铟虽然成本高，但是在探测某些气体， 比如"2，02，肌,戰时具有灵敏度高(可达5X1(T)、反应快的特点，因此研究得也较多。 目前，应用于以上用途的氧化铟一般以纳米颗粒或者薄膜的形式存在，由于纳米颗粒具有 难以回收的缺点，使其应用成本较高，而薄膜与其它形式的纳米材料相比不但具有制备温 度高，成本高等缺点，而且由于器件只能利用表面效应，所以灵敏度和其它性能等与一维、 二维纳米材料相比大大降低，在很多场合下不能推广应用。
In203作为气体传感器的工作原理是基于待测气体的吸附和紧随着的表面反应过程所引 起的电导变化，因此增大其比表面积是提高气敏性能的一个重要途径。纳米线作为一维纳 米材料，不但保持了纳米材料的很多特性，而且，具有高的比表面积、更好的可观测性和 可操作性，可以实现在普通显微镜下的观测和操作。《先进材料》(ADVANCED MATERIAL 2003,15,143-146.)报道了用物理法VLS(vapor-liquid-soUd生长方式)制备单晶氧化铟纳米线， 该方法过程复杂，设备昂贵；英国《材料化学》(JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 2001,11,2901-2902.)也报道了利用多孔氧化铝作模板，通过溶胶-凝胶技术制备了氧化铟纳 米管，该方法由于使用了模板剂，使产物提纯过程变得复杂。因此，探索简单、高效的合 成路线合成一维结构的氧化铟纳米材料，具有十分重要的意义。

发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种设计合理，工艺简单，形貌可控，尺寸分布均 匀的氧化铟纳米线有序聚集体。
一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法,主要包括溶剂热反应，离心分离，干燥工序， 具体制备步骤如下
1) 制备In00H纳米线有序聚集体
称取1毫摩尔InCl3溶于30ml非极性烷烃溶剂中，加入6~8g十二胺、4~7ml油酸为表 面活性剂，搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭拧紧反应釜，在 120-280'C温度条件下恒温反应5-40h;反应完毕后，自然冷却至室温，将釜内产物倾出， 离心分离，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，真空干燥得到InOOH纳米线有序聚集体。
2) 制备1&03纳米线有序聚集体
将步骤1)制备的产品In00H纳米线有序聚集体在450-46(TC下退火40-80min,得到 1&03纳米线有序聚集体。
优选的，步骤l)中所述的非极性烷烃溶剂选自正己烷、正庚垸或环己烷。
步骤1)中所述的恒温下反应是将反应釜置于能精确控温的烘箱，或者将反应釜置于能 精确控温的电阻炉中。
步骤l)中所述的真空干燥温度优选55-60'C。
与现有技术相比，10203纳米线有序聚集体的方法，采用了溶剂热反应，反应简单易控; 所得产物物相单纯，所制备的InA为桠铃型纳米线有序聚集体，纳米线的平均直径约为20 纳米，长度约几个微米,尺寸分布均匀.通过改变反应温度和反应时间，可控制合成不同形 貌的纳米线聚集体如柴禾束状、椭圆形等。
产物物相用X-射线粉末衍射(XRD)进行测试，仪器型号为BrukerD8X-射线衍射仪， X-射线源为Cu-Ka辐射(X=1.5418A)，扫描角度范围29为15°~80°之间。
图1中A为退火前产物的X光衍射谱图。所有衍射峰可指标为正交晶系的InOOH(JCPDS No. 17-0549)。图1中B为450。C下退火lh后产物的X光衍射谱图。所有衍射峰可指标为立 方晶系的InA (JCPDS No. 06-0416)。
样品的形貌用场发射电子显微镜(FESEM)JSM-6700F进行观察。从图2给出的FESEM 照片可见，产物是由大量直径约为20nm的纳米线有序聚集组成，聚集体呈现哑铃型。
氧化铟由于具有载流子的量子限域效应而表现出许多新奇的电学、光学性质，从而广 泛应用于太阳能电池，平板显示器，气敏元件，电光调节器、半导体传感器等领域。现有 氧化铟纳米材料方法和路线都或多或少存在着过程复杂，使用昂贵的试剂，毒性较大，颗 粒尺寸较大，尺寸不均匀等问题。本发明提供了一种立方相氧化铟纳米线有序聚集体的溶 剂热制备方法，该方法工艺简单，所得纳米线具有高的比表面积，形貌可控，尺寸分布均 匀，可应用于气敏传感器中以提高传感器的灵敏性。


图1是InOOH和InA为纳米线有序聚集体的XRD图谱。 图2是典型InA为纳米线有序聚集体的扫描电镜(SEM)照片。
具体实施例方式
实施例1:
一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法，主要包括溶剂热反应，离心分离，干燥工序， 具体制备步骤如下
1) 制备InOOH纳米线有序聚集体
称取l毫摩尔InCl3溶于30ml正庚垸中，加入7g十二胺、4ml油酸为表面活性剂，搅 拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内,封闭拧紧反应釜,置于烘箱内，在20(TC 恒温下反应20h;反应完毕后，自然冷却至室温，将釜内产物倾出，离心分离，用去离子水 和无水乙醇各洗涤三次,60'C真空干燥得到InOOH纳米线有序聚集体；所述的烘箱是能精确 控温的烘箱。
2) 制备1^03纳米线有序聚集体
将步骤1)制备的产品InOOH纳米线有序聚集体在45(TC下退火60min,得到111203纳米 线有序聚集体。实施例2:
一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法，具体制备步骤如下 1 )制备In00H纳米线有序聚集体
称取l毫摩尔InCl3溶于30ml正庚烷中，加入8g十二胺、7ml油酸为表面活性剂，搅 拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭拧紧反应釜，置于能精确控温的 电阻炉上，在18(TC恒温下反应30h;反应完毕后，自然冷却至室温，将釜内产物倾出，离 心分离，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次,55'C真空干燥得到InOOH纳米线有序聚集体；
2)制备InA纳米线有序聚集体
将步骤1)制备的产品InOOH纳米线有序聚集体在455-C下退火50min，得到Iri203纳米 线有序聚集体。
实施例3:
一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法，具体制备步骤如下
1) 制备InOOH纳米线有序聚集体
称取1毫摩尔InCl3溶于30ml正庚烷中，加入8g十二胺、4ml油酸为表面活性剂，搅 拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭拧紧反应釜，置于能精确控温的 电阻炉上，在12(TC恒温下反应30h;反应完毕后，自然冷却至室温，将釜内产物倾出，离 心分离，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次,55'C真空干燥得到InOOH纳米线有序聚集体；
2) 制备InA纳米线有序聚集体
将步骤1)制备的产品InOOH纳米线有序聚集体在45(TC下退火60min，得到InA纳米 线有序聚集体。 实施例4:
一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法，具体制备步骤如下
1) 制备InOOH纳米线有序聚集体
称取l毫摩尔InCl3溶于30ml正庚烷中，加入6g十二胺、4ml油酸为表面活性剂，搅 拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭拧紧反应釜，置于能精确控温的 电阻炉上，在280'C恒温下反应30h;反应完毕后，自然冷却至室温，将釜内产物倾出，离 心分离，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次,55'C真空干燥得到InOOH纳米线有序聚集体；
2) 制备111203纳米线有序聚集体
将步骤1)制备的产品InOOH纳米线有序聚集体在460。C下退火80min，得到1 03纳米 线有序聚集体。 实施例5:
制备步骤同实施例l，不同之处是称取l毫摩尔InCl3溶于30ml正己垸中，加入7g 十二胺、4ml油酸为表面活性剂，搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内， 封闭拧紧反应釜，置于烘箱内，在20(TC恒温下反应20h。
实施例6:
制备步骤同实施例l，不同之处是称取l毫摩尔InCl3溶于30ml环己垸中，加入7g 十二胺、4ml油酸为表面活性剂，搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内， 封闭拧紧反应釜，置于烘箱内，在200'C恒温下反应20h。
权利要求
1、一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法，主要包括溶剂热反应，离心分离，干燥工序，其特征在于，具体制备步骤如下1)制备InOOH纳米线有序聚集体称取1毫摩尔InCl3溶于30ml非极性烷烃溶剂中，加入6～8g十二胺、4～7ml油酸为表面活性剂，搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，封闭拧紧反应釜，在120-280℃温度条件下恒温反应5-40h；反应完毕后，自然冷却至室温，将釜内产物倾出，离心分离，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，真空干燥得到InOOH纳米线有序聚集体；2)制备In2O3纳米线有序聚集体将步骤1)制备的产品InOOH纳米线有序聚集体在450-460℃下退火40-80min，得到In2O3纳米线有序聚集体。
2、 如权利要求1所述的一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法，其特征在于，步骤 1)中所述的非极性垸烃溶剂选自正己垸、正庚垸或环己垸。
3、 如权利要求1所述的一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法，其特征在于，步骤 1)中所述的恒温反应是将反应釜置于能精确控温的烘箱，或者将反应釜置于能精确控温的 电阻炉上。
4、 如权利要求1所述的一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法，其特征在于，步骤 1)中所述的真空干燥温度优选55-6(TC。
全文摘要
一种氧化铟纳米线有序聚集体的制备方法。以InCl₃为原料，非极性烷烃为溶剂，十二胺、油酸作为表面活性剂，置于烘箱120-280℃恒温反应5-40h，产物水洗、醇洗后干燥，得到InOOH纳米线有序聚集体；InOOH在450-460℃下退火，得到In₂O₃纳米线有序聚集体。纳米线的平均直径约为20纳米，长度约几个微米。该方法设计合理，工艺简单，产物物相单一，形貌可控，尺寸分布均匀。
文档编号C01G15/00GK101182031SQ20071011464
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月27日 优先权日2007年11月27日
发明者占金华, 范迎菊 申请人:山东大学