[发明专利]一种Co3O4/In2O3 异质结构纳米管及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及氧化物纳米管的制备，具体涉及一种Co₃O₄/In₂O₃异质结构纳米管及其制备方法与应用，属于无机材料领域。

背景技术

一维纳米材料与相应的块体材料相比，由于其优异的物理化学性能而得到广泛的关注，在电子和光学纳米器件，化学和生物传感器、催化、超疏水表面、环境、能源、生物医学领域等诸多领域有着广泛的应用前景。In₂O₃是一类n型半导体，Co₃O₄是一种p型半导体，In₂O₃和Co₃O₄复合形成p-n异质结构可有利于载流子的分离，提高其光催化活性。目前制备纳米管的方法主要有水热法，如CN100425538等。

近年来静电纺丝技术在制备一维纳米材料领域得到了广泛应用，通过静电纺丝法制备的纳米材料具有长径比大、孔隙率高、比表面积大等优点，被认为是制备纳米纤维最简单有效的方法之一。但现有的静电纺丝技术往往只能制得实心的纳米纤维而非纳米管状材料，如CN101905974、CN102251305。

此外，CN103334179也报道了一种制备中空结构氧化铟纳米纤维的方法，该方法首先采用聚偏氟乙烯纳米纤维为主体，再包裹氧化铟前驱体，最后烧结，从而形成中空结构氧化铟纳米纤维，该方法的缺陷在于工序复杂繁琐，对纳米管状结构的壁厚等不容易控制。

目前，采用静电纺丝技术直接制备Co₃O₄/In₂O₃异质结构纳米管，未见相关报道。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种Co₃O₄/In₂O₃异质结构纳米管及其制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

一种Co₃O₄/In₂O₃异质结构纳米管，是由Co₃O₄纳米颗粒和In₂O₃纳米颗粒构成，Co₃O₄纳米颗粒和In₂O₃纳米颗粒的粒径为10-20nm；该纳米管直径为100-200nm，壁厚为10-50nm。

根据本发明，优选的，所述的Co₃O₄/In₂O₃异质结构纳米管的长度为1-4mm。

根据本发明，优选的，所述的Co₃O₄/In₂O₃异质结构纳米管由单层Co₃O₄纳米颗粒和In₂O₃纳米颗粒构成；更优选的，Co₃O₄/In₂O₃异质结构纳米管的壁厚为15-25nm。

根据本发明，优选的，所述的Co和In的摩尔比为1：（0.5-1.5）。

根据本发明，一种Co₃O₄/In₂O₃异质结构纳米管的制备方法，步骤如下：

（1）将硝酸钴和硝酸铟溶解在由去离子水和无水乙醇组成的混合溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）至粘度为0.1-1.0Pa·S，搅拌均匀，得到可纺性溶胶；

所述的Co和In的摩尔比为1：（0.5-1.5），所述的混合溶剂中去离子水和无水乙醇的体积比为1：（0.5-1.6）；所述的聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量为4万-300万；

（2）将步骤（1）制得的可纺性溶胶静电纺丝，制得前驱体纤维；

静电纺丝的条件：可纺性溶胶的喷出速率为0.1-1.5mL/h，电压为15-30kV，静电纺丝温度控制在20-35℃；