[发明专利]一种四氧化三钴与氧化锡复合物纳米线的制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种四氧化三钴与氧化锡复合物纳米线的制备方法及用途，本发明以乙酸钴四水合物和四氯化锡五水合物为主要原料，加入适量的高分子(PVP)为粘合剂，在高电压条件下利用静电纺丝技术，制备静电纺丝产品，然后在马弗炉中，在空气氛围下，进行程序控制阶梯升温和高温烧结，得到一种Co₃O₄·SnO₂复合物纳米线材料，该复合物纳米线作为催化氧化安息香的催化剂具有良好的催化性能，因而具有广阔的应用前景。在整个制备过程中，操作简单，绿色环保，设备投资少，适合批量生产。

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及到一种四氧化三钴与氧化锡复合物纳米线的制备方法及用途。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人类社会在信息、环境、能源、生物技术等领域的发展日新月异，对材料的性能要求也越来越高，单一的材料已经无法满足当前的需要，复合材料往往具有单一组分所不具有的特性，因此，发展性能好、科技含量高的新型复合材料有着重要的作用和意义。纳米材料由于具有小尺寸效应、量子效应、表面效应和宏观量子轨道效应等特殊效应引起了人们的广泛关注，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或以纳米结构作为基本单元构成的材料，由于具有这些特性，纳米材料具有普通材料所不具备的特性，纳米材料可作为光学材料、电子材料、磁性材料以及高强度、高密度材料，在催化、生物医学、环保、工程材料等领域得到了广泛的应用。一维纳米材料合成方法主要包括相转移法、水热法、静电纺丝法、化学气相沉积法、气相蒸发法等方法，其中静电纺丝技术是制备连续纳米纤维最简单有效的方法，D.Li等人(Advance Materials,2004,16:1151-1170)综述了静电纺丝法的工作原理及各个因素对纳米纤维形貌的影响。静电纺丝装置主要包括纺丝前驱液，纺丝针头，高压电源，纺丝收集装置等部分。静电纺丝纤维形貌主要受以下几个因素的影响：系统参数(如聚合物的分子量，前驱体溶液的电导率、黏度、介电常数等)，操作参数(如针头的规格、电压、流速、喷丝头与纺丝收集装置之间的距离等)，环境参数(如湿度、温度等)，此外，纺丝纤维退火过程中的参数(如煅烧温度、氛围、升温速率等)对纳米纤维材料的结构、形貌和性能都有很大的影响。

过渡金属氧化物Co₃O₄是一种重要的磁性p型半导体，在锂离子电池、超级电容器、气体传感器和作为催化氧化剂等领域有广泛的应用，其制备方法有热分解法、化学喷雾热分解法、化学气相沉积法、静电纺丝法、溶胶-凝胶法等方法，由于Co₃O₄制备方法不同，形貌也大不相同，有纳米球、纳米立方体、纳米棒、纳米片、纳米纤维等形貌， Y,Ding等人(Materials Letters,2008,62:3410-3412)报道了Co₃O₄纳米纤维作为锂离子负极材料，经过40圈充放电循环后保持604mA h^-1的容量。金属氧化物SnO₂是一种n 型宽带隙半导体材料，其在催化、气敏器件、锂离子电池等方面具有广阔的应用，L,Li 等人(Electrochemistry Communications,2010,12:1383-1386)报道了SnO₂纳米管作为锂离子电池负极材料，在180mA g^-1电流密度下50圈充放电循环后容量还保持807mA h^-1。然而单一组分材料在电池充放电过程中存在体积膨胀或循环性能差，催化氧化性能不够高稳定性不好等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术，利用静电纺丝技术与高温烧结技术相结合，提供一种四氧化三钴与氧化锡复合物纳米线的制备方法及用途。