[发明专利]一种杨梅状V2O5纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料、光电子材料与器件技术领域，具体地涉及一种杨梅状V₂O₅纳米材料及其制备方法。

背景技术

V₂O₅是黄色晶体，熔点为670℃，沸点为1690℃，具有斜方晶系结构，晶格常数a＝1.1519nm，b＝0.3564nm，c＝0.4373nm。每个钒原子被周围6个氧原子包围，形成八面体结构。V₂O₅晶体具有层状结构，显示出有趣的电子、离子、电化学性，在这种结构中，钒所处的环境是一个畸变四方棱锥体，钒原子与五个氧原子形成五个钒－氧键。使VO₄四面体单元通过氧桥结合为链状。两条这样的链彼此以第五个氧原子通过另一氧桥连接成一条复链，从而构成起皱的层状排列。若从另一层中引入第六个氧原子、距离为280pm，使各层连接起来，这样最终便构成了一个V₂O₅晶体。V₂O₅的均匀范围很窄，为VO_2.45-VO_2.50。V₂O₅在685℃时熔融，在熔融的V₂O₅表面上的气相由V₄O₁₀,V₆O₁₄,V₆O₁₂和V₄O₈等组成。V₂O₅晶体的转换温度在257℃。当V₂O₅晶体处于半导体相时，禁带宽度为2.24 ev，且具有负的电阻温度系数。此外，V₂O₅光电导性质，这些性质使得V₂O₅可作普通离子吸收基质材料、湿敏传感器、微电池、电致变色显示材料，智能窗、滤色片、热辐射检测材料或光学记忆材料等。

近来，人们利用各种方法（溶液法、分子束外延、溅射法、脉冲激光沉积、金属有机物化学气相沉积等）制备出了各种不同的V₂O₅纳米结构，例如纳米线、纳米带、纳米棒等，并对这些纳米结构的光电特性进行了研究，但是能应用于大规模生产的方法很少，且反应条件苛刻，生产成本高昂。

本发明克服现有技术制备方法中所存在的反应条件苛刻、生产成本高昂等缺陷，提供了一种一维纳米线组成的杨梅状V₂O₅纳米材料及其制备方法，本发明制备方法操作简便，成本低，可重复性高，可用于大规模的工业生产。本发明所制备出的V₂O₅纳米材料杂质少，其本身具有层状结构及相变性能，其构成纳米杨梅状的V₂O₅的纳米线具有很大的纵横比，有大量可作为发射点的纳米尖端，有很好的场发射特性，在纳米光电子领域有广阔的应用前景。

发明内容

本发明提出了一种杨梅状V₂O₅纳米材料，包括自中心衍生生长出的一维V₂O₅纳米线，所述杨梅状V₂O₅纳米材料为斜方晶系结构，晶格常数为a = 11.516 ?, b = 3.566 ?, c = 4.373?。

其中，所述，所述一维V₂O₅纳米线长度范围为10?20 微米，直径为30?50 纳米。

本发明还提出了一种所述的杨梅状V₂O₅纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

a、将偏钒酸铵溶于去离子水后，加入H₂O₂，调节pH值至2，加入聚乙烯吡咯烷酮；

b、在密封高压环境中，于180℃温度下反应24小时，经过滤、清洗得到黄色粉末状材料；

c、将所述黄色粉末状材料于60℃-80℃温度下烘干，得到所述的杨梅状V₂O₅纳米材料。