[发明专利]一种具有结构可逆转变性质的苯甲酸根插层层状过渡金属氢氧化物一维纳米材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种具有结构可逆转变性质的苯甲酸根插层层状过渡金属氢氧化物一维纳米材料及其制备方法。 

背景技术

具有层状结构的阴离子型超分子化合物由于其独特的层状结构及层板元素和层间离子的可调变性受到人们的广泛关注。将有机阴离子引入层间，不仅可以作为吸附剂提高对有机污染物的吸附量，还可使材料具有磁性、电化学及优异的催化性能，使其在制备常规和纳米有机-无机复合材料、生物传感器等方面均具有独特优势。 

自从碳纳米管发现以来，一维纳米结构材料因其奇特的光学、电学、磁学和机械性能及其在纳米器件构造中的潜在应用而备受关注，因此探索制备结构有序、性能优良的低维纳米材料一直是研究的热点。研究表明，层状氢氧化物的性能很大程度上取决于材料的形貌、结构、尺寸。用离子交换、焙烧复原等方法制备的有机插层的层状氢氧化物的形貌一般为不规则的纳米片（P.Rabu等，Chem.Mater.2006,18,3005）。一维氢氧化物纳米材料的制备需要表面活性剂、有机溶剂或模板的参与，Matsui等（Adv.Mater.,2002,14,1216）以氧化铝薄膜为模板制得了氢氧化镍纳米棒，他们首先以丙烯为气源，通过化学气相沉积在氧化铝薄膜上沉积一层碳膜，再将其浸入到硝酸镍的乙醇溶液中，之后将其放入装有氢氧化钠溶液的反应釜，在150℃反应24h得到氢氧化镍碳复合材料；Cai（Angew.Chem.Int.Ed.,2004,43,4212）等以氧化铝薄膜为模板通过化学气相沉积制得了氢氧化镍纳米管，他们首先将氧化铝薄膜在硝酸镍溶液中浸泡30min，使镍离子吸附在薄膜上，之后将氨水缓慢滴在吸附镍离子的薄膜上，重复上述过程5次，再用氢氧化钠溶液去除氧化铝薄膜后得到管状氢氧化镍。现有制备一维氢氧化物纳米材料的方法都非常复杂，产量低。 

发明内容

本发明提供一种简单易控、经济合理的苯甲酸根插层层状过渡金属氢氧化物一维纳米材料的制备方法，得到的一维纳米材料具有结构可逆转变性质。该方法是以二价过渡金属盐、苯甲酸盐为原料，不需要尿素、碱溶液等沉淀剂，在50-150℃的条件下反应0.5-48h，最终得到一种具有结构可逆转变性质的苯甲酸根插层层状过渡金属氢氧化物一维纳米材料。 

本发明所述的一种具有结构可逆转变性质的苯甲酸根插层层状过渡金属氢氧化物一维纳米材料的制备步骤如下： 

（1）分别配制二价过渡金属盐溶液和苯甲酸盐溶液，二价过渡金属盐溶液的浓度为0.05-1M，苯甲酸盐的浓度为0.1-2M； 

（2）将苯甲酸盐溶液和二价过渡金属盐溶液倒入四口烧瓶中，二价过渡金属盐和苯甲酸盐的摩尔比为2:1-1:2，50-150℃条件下反应0.5-48h； 

（3）反应完成后用去CO₂去离子水离心洗涤，产物在室温下干燥，即得到一种具有结构可逆转变性质的苯甲酸根插层层状过渡金属氢氧化物一维纳米材料。 

步骤（1）中所述的二价过渡金属盐为Co(NO₃)₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O、NiSO₄·6H₂O、Cu(NO₃)₂·3H₂O、CuCl₂·2H₂O中的一种或几种。 

步骤（1）中所述的苯甲酸盐为苯甲酸钠或苯甲酸钾。 

将上述制备的具有结构可逆转变性质的苯甲酸根插层层状过渡金属氢氧化物一维纳米材料置于60-230℃或者真空条件下，该纳米材料的层板失去配位水，颜色发生变化，将其降温到60℃以下或者撤去真空条件，层板吸附空气中的水配位，颜色很快恢复，而且这种结构变化导致颜色变化为可逆的变化。 

将上述制备的一种具有结构可逆转变性质的苯甲酸根插层层状过渡金属氢氧化物一维纳米材料应用于温度开关或者湿度传感器。