[发明专利]稀土金属氢氧化物及氧化物多孔隧道纳米管及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备技术领域，特别是涉及一种稀土金属氢氧化物及稀土氧化物多孔隧道纳米管及其制备方法。

背景技术

稀土纳米材料兼具稀土特性和纳米特性，具有综合的优良特性。一维结构的纳米材料具有低的维数和高的比表面积，表现出很多奇特的物理性能，稀土氧化物的许多功能如发光性能、催化性能等都受其形态和组成的影响。

随着纳米技术研究的不断深入，人们发现如果将稀土金属或其氧化物制备成一维结构，如纳米线，纳米管，材料将同时具备量子尺寸效应和特殊形态效应。其中稀土金属及其氧化物纳米管，大大增大了比表面积，能够产生更多的表面界面效应。因此，稀土金属及其氧化物纳米管，比单纯的纳米颗粒，纳米棒具有更加丰富和优异的性能，在光学、电子、催化等领域有着重要的应用前景。

对于稀土金属氢氧化物及其氧化物纳米管，以往报道大部分为单孔道中空，圆柱状纳米管，关于稀土金属氢氧化物及其氧化物多孔隧道，棱柱状纳米管的制备，国内外尚无报道。

基于以上所述，提供一种具有多孔隧道结构的稀土金属氢氧化物和稀土氧化物纳米管及其制备方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种稀土金属氢氧化物及稀土氧化物多孔隧道纳米管及其制备方法，以实现一种管壁光滑，尺寸均一，横截面为多孔结构，并且在纳米管内部形成隧道，分散性好，成分可控，易于收集的稀土金属氢氧化物及稀土氧化物多孔隧道纳米管。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的制备方法，所述制备方法包括步骤：步骤1)，将十六烷基三甲基溴化铵CTAB和去离子水加入反应容器中混合均匀，获得第一混合液；步骤2)，将稀土可溶性盐加入所述第一混合液中，搅拌后获得第二混合液；步骤3)，将沉淀剂加入所述第二混合液中，搅拌后保温一段时间，洗涤干燥后收集，得到稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管。

作为本发明的稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的制备方法的一种优选方案，步骤1)中，将所述十六烷基三甲基溴化铵CTAB和去离子水进行搅拌混合均匀，搅拌采用的温度为室温，搅拌的时间为1～2h。

作为本发明的稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的制备方法的一种优选方案，步骤2)中，所述稀土可溶性盐为硝酸盐，氯酸盐一种或两种以上的混合盐。

优选地，所述混合盐中，任意两种可溶性盐用量的摩尔比范围为1:1～1:3。

作为本发明的稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的制备方法的一种优选方案，步骤3)中，所述沉淀剂为氨水，氢氧化钠的一种。

作为本发明的稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的制备方法的一种优选方案，步骤3)中，将沉淀剂加入所述第二混合液中，搅拌后在水热釜中保温一段时间，水热温度为100～150℃，保温时间为24～36h。

作为本发明的稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的制备方法的一种优选方案，步骤3)中，洗涤采用去离子水和乙醇的一种或两种。

作为本发明的稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的制备方法的一种优选方案，步骤3)中，采用真空干燥的方式进行干燥，干燥的温度为40～80℃。

本发明还提供一种稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管，所述稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管为多孔结构，所述多孔结构在所述稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管内部形成隧道。

作为本发明的稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的一种优选方案，所述稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的管径为200～300nm，壁厚为15～25nm。

本发明还提供一种稀土氧化物多孔隧道纳米管的制备方法，包括步骤：依据上述任意一项方案所述的稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管的制备方法制备稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管；以及步骤4)，对所述稀土金属氢氧化物多孔隧道纳米管进行热处理，获得稀土氧化物多孔隧道纳米管。

作为本发明的稀土氧化物多孔隧道纳米管的制备方法的一种优选方案，所述热处理的温度为500～700℃，保温时间为1～6h，环境为有氧环境。

本发明还提供一种稀土氧化物多孔隧道纳米管，所述稀土氧化物多孔隧道纳米管为多孔结构，所述多孔结构在所述稀土氧化物多孔隧道纳米管内部形成隧道。

作为本发明的稀土氧化物多孔隧道纳米管的一种优选方案，所述稀土金属氧化物多孔隧道纳米管的管径为200～300nm，壁厚为15～25nm。

如上所述，本发明的稀土金属氢氧化物及稀土氧化物多孔隧道纳米管及其制备方法，具有以下有益效果：