[发明专利]一种α‑Fe2O3纳米棒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种α-Fe₂O₃纳米棒的制备方法，具体涉及一种长径比可调的α-Fe₂O₃纳米棒的制备方法，属于微纳米材料制备技术领域。

背景技术

现阶段，具有特殊形貌和尺寸的纳米半导体氧化物的可控合成技术受到了人们越来越多的关注。α-Fe₂O₃作为一种重要的室温稳定存在且环境友好的n型半导体材料，不仅能够用来制备磁性γ-Fe₂O₃纳米材料，还在催化、颜料、药物传输、水处理、锂离子电池、超级电容器等领域具有广泛的应用价值。

目前为止，人们已经能够利用水热法、溶剂热法、静电纺丝法、微波合成法、溶胶凝胶法、模板法、高温分解法等多种合成方法对α-Fe₂O₃纳米材料的微观形貌与尺寸分布等进行调控，得到的产物形貌复杂多样，如球形纳米颗粒、纳米立方块、纳米线、纳米棒、纳米中空球、纳米管、纳米环、纳米带等，具有较大的比表面积和较高的反应活性，在实际应用中展示出优异的物理化学性能。其中，文献报道的模板法主要用来合成α-Fe₂O₃中空或多孔纳米结构，常见的硬模板剂有聚合物乳胶粒、碳球、硅球、金属纳米颗粒等，软模板剂有嵌段共聚物、气泡、乳滴等。近年来，随着人们研究的不断深入，模板法合成α-Fe₂O₃纳米结构所涉及的反应体系与反应机理得到了快速发展，例如“Shaowen Cao, and Yingjie Zhu, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 6253-6257”报道了以氯化铁、氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠为原料，通过模板法得到了由纳米片组装而成的α-Fe₂O₃中空球，研究表明此种α-Fe₂O₃中空球具有较高的光催化性质，能够在水处理领域进行实际应用；“Xiaodong Xu, Ruiguo Cao, Sookyung Jeong, and Jaephil Cho, Nano Lett, 2012, 12, 4988-4991”报道了以铁基金属有机框架化合物为模板，通过不同气氛下的热处理过程得到了纺锤形的α-Fe₂O₃多孔纳米材料，显示出高效的锂电池性能。

研究发现，通过设计新的反应体系，探索模板法合成过程具体实验参数，能够实现α-Fe₂O₃一维纳米结构的精确调控，有效改善α-Fe₂O₃合成过程中普遍存在的产物产率低、形貌重复性差、难以批量化生产等缺点，有利于拓展α-Fe₂O₃微纳米材料在锂电池、催化、超级电容器等领域中的理论创新与应用范畴。

发明内容

本发明针对现有方法存在的不足，提出了相关的技术改进，提供了一种α-Fe₂O₃纳米棒的制备方法。本发明通过溶剂热法先得到前驱体模板，然后通过高温烧结得到了α-Fe₂O₃纳米棒，首次采用模板法得到了α-Fe₂O₃纳米棒，为α-Fe₂O₃纳米棒的制备提供了新的思路。

本发明是在国家自然科学基金青年科学基金项目（项目批准号：51402123）的资助下予以完成的。其具体技术方案如下：

一种α-Fe₂O₃纳米棒的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将三价铁盐、NaHCO₃、EDTA-2Na加入到丙三醇和乙醇的混合溶剂中，搅拌得到透明溶液；

（2）将步骤（1）的透明溶液加热，进行溶剂热反应；

（3）反应后，将产物离心、洗涤，得到无定型前驱体纳米棒，将该无定型前驱体纳米棒进行高温快速烧结处理，得到α-Fe₂O₃纳米棒。

上述方法中，步骤（1）中，三价铁盐、NaHCO₃和EDTA-2Na的摩尔比为1：0.8-1.2：1-1.5。

上述方法中，步骤（1）中，乙醇与丙三醇的体积比为1：1。