[发明专利]一种硅锗氧化物复合纳米线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅锗氧化物复合纳米线及其制备方法，尤其涉及一种用乙二胺水溶液作为反应溶液通过气-固相处理无定型氧化硅和α氧化锗混合物制得的单晶硅锗氧化物复合纳米线。

背景技术

一维材料包括纳米线、纳米管、纳米棒等由于具有微观一维结构，大的比表面积等特性在催化、环保及其它功能材料组装领域中有广泛的应用前景，近年来成为主要的研究热点之一。复合纳米线由于其本身具有两种或者两种以上一维纳米材料的物理化学性质，而且具有可调控一维特性，在光学，电化学、催化、吸附和分离等领域有着广泛的用途，因此合成复合纳米线是近年来材料领域的一个研究热点。

目前，复合纳米线的合成主要依赖于高温化学蒸汽沉降(chemistry vapor deposition)(Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics，Mark S.Gudiksen etc，Nature2002，415，617；Fabrication of Germanium-filled Silica Nanotubes and Aligned Silica Nanofibers，Jun Qing Hu etc，Adv.Mater.2003，15，70；Vapor-Liquid-Solid Growth of Silicon-Germanium Nanowires，Kok Keong Lew etc，Adv.Mater.2003，15，2073；Synthesis of blue-light-emitting Si_1-xGe_xoxide nanowiresJ.H.He etc，Applied Physics Letters，2005，86，263109)和溶胶凝胶(Sol-Gel)(Bismuth nanotubes：a rational low-temperature synthetic route Yadong Li，etc，J.Am.Chem.Soc.2001，123，9904；A Reversible Structural Interconversion Involving[M(H₂pdc)₂(H₂O)₂]2H₂O(M.Mn，Fe，Co，Ni，Zn，H₃pdc.3，5-pyrazoledicarboxylic acid)and the Role of A Reactive Intermediate[Co(H2pdc)2]Long Pan etc，Chem.Eur.J.2001，7，4431；1-D Infinite Array of Metalloporphyrin Cages，Long Pan etc，Inorg.Chem.2004，43，6878)。

高温化学蒸汽沉降是在高温的情况下(一般1000℃以上)通过鼓气的方式使复合材料与金属催化剂(铁、钴、金、镍、镓等)混合，在金属催化剂的作用之下生长复合纳米线。该方法能够方便地获得复合纳米线，但是所需的反应条件很苛刻(通常需要抽高真空)，而且一般需要精确控制反应温度、鼓气的成分和速度以及反应时间等等反应条件，因此使用该方法无法达到大规模生产复合纳米线的要求。

溶胶凝胶法是通过复合原料与模板剂的作用，生长复合纳米线，然后再通过焙烧或化学腐蚀去除模板剂，最终得到纯的复合纳米线。这个方法不需要很高的温度，可以在比较温和的条件下生长复合纳米线，但是需要消耗模板剂，合成成本高，而且模板剂的焙烧也会对环境造成污染同样不适合大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单易控、经济合理且不会造成环境污染的硅锗氧化物复合纳米线及其制备方法。通过该制备方法获得的硅锗氧化物复合纳米线具有很好的荧光活性、大的比表面积以及粗细、长短可调控的性质，且产品质量高，产率＞95％，产品纯度＞95％。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种硅锗氧化物复合纳米线，为单晶的正交氧化硅晶相和单晶的正交氧化锗晶相复合生长而成，且为氧化硅氧化锗的孪晶，该复合纳米线的长度为10-40微米，宽度为20-40纳米，其中氧化硅和氧化锗的质量比为0.1～5∶1。

进一步的，该硅锗氧化物复合纳米线的比表面积为110-130m²/g。

本发明的硅锗氧化物复合纳米线的制备方法，包括如下步骤：