TaZnO纳米立方体材料、制备方法及应用

本申请涉及氧化物纳米材料领域，具体而言，涉及一种tazno纳米立方体材料、制备方法及应用。

背景技术：

1、纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料具有表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊性质。

2、人工合成的纳米材料包括纳米磁性材料、纳米陶瓷材料、纳米传感材料、纳米倾斜功能材料、纳米半导体材料、纳米催化材料等等，它们在医疗、工农业生产、纺织机械等领域都得到了广泛的应用。

3、在各种纳米材料中，氧化物纳米材料应用非常广泛，通过不同材料的组合，可以形成异质异构界面，或者形成合金化的多元纳米材料，达到性能的协同增强效果，比如，更大范围调控其光电性能，提供更大的比表面积和更多的活性位点，等等。氧化钽(ta2o5)是一种超宽禁带半导体材料，折射率高，光吸收低,介电常数大，对ph敏感性强。氧化锌(zno)是一种n型宽禁带半导体，纳米形态丰富，在光电、铁电、传感、催化等领域都有广泛的应用。

4、为了更加拓展纳米材料在气体传感、光电催化、气体吸附、光电子等领域的应用，需要不断开发新型的纳米材料。

技术实现思路

1、本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、本申请的一实施例提出了一种tazno纳米立方体材料、制备方法及应用，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

3、作为本申请的第一方面，本申请的一实施例提供了一种tazno纳米立方体材料，所述tazno纳米立方体材料为二元合金氧化物，具有单一tazno固溶相结构；所述tazno纳米立方体材料中ta:zn:o的原子比为1:1:3.5，各元素分布均匀；所述tazno纳米立方体材料由多个tazno纳米立方体构成，多个tazno纳米立方体的微观形貌均一；tazno纳米立方体之间纵横交错排列，具有高分散性，形成含有孔隙的三维多孔结构。

4、进一步的，所述tazno纳米立方体的边长为20nm～150nm。

5、作为本申请的第二方面，本申请的提供了一种tazno纳米立方体材料的制备方法,用于制备如第一方面所述的tazno纳米立方体材料，所述tazno纳米立方体材料采用溶剂热法制备，所述tazno纳米立方体材料的制备方法包括：

6、将1mmol～2mmol的氯化钽加入40ml～50ml的乙醇溶液中，超声处理2h～3h，混合均匀后，形成氯化钽的乙醇溶液；

7、称取1mmol～2mmol的zn(no3)2和1mmol～2mmol的六亚甲基四胺，加入40ml～50ml的乙醇溶液中，搅拌30min～40min，超声30min～40min，混合均匀后，形成硝酸锌的乙醇溶液；

8、将所述氯化钽的乙醇溶液与硝酸锌的乙醇溶液加入反应釜中，加入0.5mmol～0.6mmol尿素，搅拌30min～40min，超声30min～40min，混合均匀后，在120℃～130℃下反应8h～10h，反应结束后，冷却至室温获得沉淀产物；

9、将所述沉淀产物进行离心分离，收集离心分离所获取到的固体，用乙醇洗涤3次～5次，在空气中以60℃～70℃将洗涤后的产物干燥5h～6h获得粉末产物；

10、将所述粉末产物研磨，在空气中以400℃～500℃热处理1h～1.5h，收集最终产物，得到tazno纳米立方体材料。

11、进一步的，所述tacl5的物质的量与zn(no3)2的物质的量相等。

12、进一步的，在形成氯化钽的乙醇溶液时，所述氯化钽和乙醇溶液的量可以等比例缩放。

13、进一步的，在形成硝酸锌的乙醇溶液时，所述zn(no3)2、六亚甲基四胺和乙醇溶液的量可以等比例缩放。

14、作为本申请的第三方面，本申请提供了一种如上述第一方面的tazno纳米立方体材料在气体传感、光电催化、气体吸附和光电子领域中的应用。

15、上述生产技术及其各工艺参数均是经多次实验确立的，需要严格精确控制，特别是各化学试剂的配比、添加顺序以及溶剂热反应的温度和时间等更是关键的参数，是形成本申请材料最终特定的微观形貌和化学组成的关键，若超出上述参数范围，则无法获得tazno纳米立方体材料。

16、本申请涉及一种tazno纳米立方体材料、制备方法及应用，其中tazno纳米立方体材料，以氯化钽作为钽源，以硝酸锌作为锌源，使用简单的一步溶剂热法及后续的干燥与热处理工艺，合成出微观形貌均一的tazno纳米立方体材料。tazno纳米立方体材料为二元合金氧化物，具有单一tazno固溶相结构，ta:zn:o的原子比为1:1:3.5，各元素分布均匀，纳米立方体之间纵横交错排列，形成含有大量孔隙的三维多孔结构。由于合金化效果，使得该tazno纳米立方体材料兼具钽氧化物和锌氧化物的特性，起到性能的协同增强作用，有助于光电性能的调控。

技术特征：

1.一种tazno纳米立方体材料，其特征在于，所述tazno纳米立方体材料为二元合金氧化物，具有单一tazno固溶相结构；所述tazno纳米立方体材料中ta:zn:o的原子比为1:1:3.5，各元素分布均匀；所述tazno纳米立方体材料由多个tazno纳米立方体构成，多个tazno纳米立方体的微观形貌均一；tazno纳米立方体之间纵横交错排列，具有高分散性，形成含有孔隙的三维多孔结构。

2.根据权利要求1所述的tazno纳米立方体材料，其特征在于，所述tazno纳米立方体的边长为20nm～150nm。

3.一种tazno纳米立方体材料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至2中任意一项所述的tazno纳米立方体材料，所述tazno纳米立方体材料采用溶剂热法制备，所述tazno纳米立方体材料的制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的tazno纳米立方体材料的制备方法，其特征在于，所述tacl5的物质的量与zn(no3)2的物质的量相等。

5.根据权利要求3所述的tazno纳米立方体材料的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的tazno纳米立方体材料的制备方法，其特征在于，

7.如权利要求1至2中任意一项所述的tazno纳米立方体材料在气体传感、光电催化、气体吸附和光电子领域中的应用。

技术总结
本申请涉及一种TaZnO纳米立方体材料、制备方法及应用，其中TaZnO纳米立方体材料，以氯化钽作为钽源，以硝酸锌作为锌源，使用简单的一步溶剂热法及后续的干燥与热处理工艺，合成出微观形貌均一的TaZnO纳米立方体材料。TaZnO纳米立方体材料为二元合金氧化物，具有单一TaZnO固溶相结构，Ta:Zn:O的原子比为1:1:3.5，各元素分布均匀，纳米立方体边长20nm～150nm，纳米立方体之间纵横交错排列，形成含有大量孔隙的三维多孔结构。由于合金化效果，使得该TaZnO纳米立方体材料兼具钽氧化物和锌氧化物的特性，起到性能的协同增强作用，有助于光电性能的调控。

技术研发人员：吕建国,邵文怡,王宇,马建,马忻忻
受保护的技术使用者：浙江大学山东工业技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12