[发明专利]一种合成有机－无机复合的氧化锗单晶纳米线的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种有机-无机复合的氧化锗单晶纳米线的合成方法。

背景技术

有机-无机杂化材料指的是有机、无机材料在纳米尺度下的杂化，由此衍生了一系列综合了无机材料、有机材料、纳米材料的优良特性。而且，有机无机两相之间通过弱相互作用(范德华力、氢键、静电引力或亲水疏水作用)紧密地接触形成亚纳米周期结构，即有机分子的嵌入将无机骨架分隔为周期性排列的亚纳米片或纳米线(小于10nm)，导致材料量子效应(QCE)明显增强，能级带隙拉大，例如CdSe(en)_0.5比CdSe的能级带隙相比高了1.0eV。有机-无机杂化一维纳米材料是其中尤其重要的研究领域之一，其特有的一维纳米结构导致了小尺寸效应、表面效应等纳米材料的特性，具有良好的组装性能，以及丰富的物化性能；同时，周期性的亚纳米结构调变了无机材料电学、光学、磁学等性质。因此，有机-无机杂化一维纳米材料的研究将极大改变传统材料科学、微纳电子、非线性光学、磁性材料以及医学等重要领域。

氧化锗本身具有荧光活性，在光学，催化、吸附和分离等领域有着广泛的用途，而有机-无机复合的氧化锗纳米线具有有序的亚纳米结构，能够有效调控氧化锗的光学吸收限(optical absorption edge)，设计合适的纳米器件。因此，合成有机-无机复合的氧化锗纳米线丰富了有机-无机一维材料的合成，有助于设计功能更强大的纳米器件。然而，目前尚无关于有机-无机复合氧化锗纳米线合成的报道。

目前，被成功合成的有机-无机杂化一维纳米材料有：II-VI(ZnS，ZnSe，ZnTe，CdSe，CdTe)和FeS等有机无机杂化的纳米线或纳米带，主要依赖于水热/溶剂热合成方法(hydro/solvothermal)，(W.T.Yao，S.H.Yu，X.Y.Huang，J.Jiang，L.Q.Zhao，L.Pan，J.LiAdv.Mater.2005，17，2799；X.Y.Huang，H.R.Heulings IV，V.Le，J.Li Chem.Mater.2001，13，3754；Y.J.Dong，Q.Peng，Y.D.Li Inorg.Chem.Commun.2004，7，370；J.Li，Y.Xu，D.Wu，Y.H.Sun Solid State Commun.2004，130，619.Z.X.Deng，L.B.Li，Y.D.Li，Inorg.Chem.2003，42，2331；W.T.Yao，S.H.Yu，L.Pan，J.Li，Q.S.Wu，L.Zhang，J.Jiang Small，2005，1，320；M.Nath，A.Choudhury，A.Kundu，C.N.R.Rao Adv.Mater.2003，15，2098；L.B.Fan，H.W.Song，H.F.Zhao，G.H.Pan，H.Q.Yu，X.Bai，S.W.Li，Y.Q.Lei，Q.L.Dai，R.F.Qin，T.Wang，B.Dong，Z.H.Zheng，Xinguang Ren，J.Phys.Chem.B2006，110，12948；W.T.Yao，S.H.Yu，Q.S.Wu，Adv.Fun.Mater.2007，17，623.)在这些合成方法中，反应物都是可溶性的金属盐，利用有机胺对金属离子的络合作用，在水热条件下得到有机无机复合的一维结构。然而，由于不存在稳定的Ge⁴⁺阳离子，以上方法难以应用于有机无机复合的氧化锗纳米线的合成。

发明内容

本发明的目的是提出一种简单易控、经济合理的合成性质丰富的有机-无机复合氧化锗纳米线的方法。

本发明提出的有机-无机复合氧化锗纳米线的合成方法，具体步骤如下：

(1)将氧化锗粉末与VIII族金属氧化物混合，研磨5-10分钟，得混合均匀的粉体；其中，氧化锗和VIII族金属氧化物的质量比为0.5∶1～10∶1；

(2)将混合物投入反应釜，随后注射有机胺和蒸馏水，拧紧反应釜并将其置于烘箱之中，反应温度150～250℃，反应时间1天～5天；其中，有机胺与水的体积比是0.1∶1～5∶1；混合物与有机胺固液质量比是0.02∶1～1.0∶1；

(3)将反应好的固体取出，离心分离，用乙醇清洗2-3次，在60～90℃烘干8～24小时，得到产物。

步骤(1)中VIII族金属氧化物可以是三氧化二铁、三氧化二钴或三氧化二镍等。

步骤(2)中有机胺可以是乙二胺、1，6-己二胺、乙醇胺或正丁胺等。