納米棒陣列薄膜材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料及其制備方法，屬于催化材料和納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到具有多孔結(jié)構(gòu)的CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一維納米材料由于其形狀的各向異性，具有更高的比表面積，更好的空間電荷分離效率，在各種傳感器、微電極、器件集成連接線等方面具有極高的影響力和重要地位，以至成為近年來納米材料研宄的熱點(diǎn)。尖晶石型復(fù)合金屬氧化物是一類比較重要的復(fù)合金屬氧化物，其中CoFe2O4具有高矯頑力和光催化活性，目前已有很多科研工作者利用溶膠凝膠法、模板法、以及水熱法制備CoFe2O4納米線或納米管等結(jié)構(gòu)。Ji (GuangbinJi, ShaolongTang, Baolong Xu, Benxi Gu, Youwei Du, Chemical Physics Letters, 2003, 379, 484 - 489)利用溶膠凝膠法制備了納米線，Keller (N Keller, C Pham-Huu, T Shiga, CEstournes, J.-MGreneche, M.J Ledoux, Journal of Magnetism and Magnetic MateriaIs, 2004, 272 - 276，1642 - 1644)利用多層碳納米管為模板制備了 CoFe2O4納米線，Xu(YanXu, Jie Wei, Jinli Yao, Junli Fu, DeshengXue, Materials Letters, 2008, 62, 1403 - 1405)利用陽極氧化鋁為模板制備了 CoFe2O4納米管并討論了其鐵磁性。但是以鈷氧化物作為模板通過模板法合成多孔CoFe2O4納米棒的一維材料鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是一種制備多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜的方法。具體是利用水熱反應(yīng)和液相反應(yīng)，通過模板法和液相反應(yīng)后鍛燒得到多孔CoFe2O4納米棒陣列，組成陣列的納米棒長(zhǎng)度約為1.5?3 μ m。所用原材料廉價(jià)易得，操作簡(jiǎn)易，制備方法簡(jiǎn)單，易于控制，設(shè)備要求低，是一種環(huán)保的制備方法。
[0004]一種多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料，包括CoFe 204納米棒和基底；CoFe 204納米棒為多孔結(jié)構(gòu)，其緊密地生長(zhǎng)在基底上，CoFe2O4納米棒的直徑為70?130nm，長(zhǎng)度為1.5?3 ym;基底材質(zhì)為具有支撐功能的片狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電或不導(dǎo)電材料，包括玻璃片、摻雜氟的SnO2透明導(dǎo)電玻璃或金屬片。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]I)基底的預(yù)處理:配制丙酮溶液和異丙醇溶液混合溶液，將基底放置其中，超聲處理，晾干，備用；所述的基底為具有支撐功能的片狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電或不導(dǎo)電材料；
[0007]2)水熱反應(yīng)與液相反應(yīng):首先水熱反應(yīng)，配制六水合硝酸鈷、氟化氨和脲的混合溶液，摩爾濃度比為1:2:5，將步驟I)處理好的基底置于上述混合溶液中，120°C下水熱反應(yīng)5-12h ;然后液相反應(yīng)，用去離子水洗滌烘干后置于0.05-0.15M硝酸鐵溶液中靜置6-24h ；
[0008]3)干燥與煅燒:將步驟2)得到的材料進(jìn)行干燥，然后置于400-500°C條件下煅燒2h。
[0009]采用金屬片為基底時(shí)，水熱反應(yīng)必須加入氟化氨，濃度為0.2mol L'
[0010]步驟2)中水熱反應(yīng)時(shí)間為6h ;步驟2)中液相反應(yīng)的硝酸鐵溶液溶度為0.1M，液相反應(yīng)時(shí)間為12h。
[0011]步驟2)中烘干溫度為60°C，時(shí)間為15min。
[0012]步驟3)中煅燒溫度為450°C。
[0013]本發(fā)明提出一種制備多孔CoFe2O4納米棒的陣列薄膜方法，利用模板法和液相反應(yīng)，煅燒后得到的納米棒陣列薄膜由多孔CoFe2O4納米棒組成，便于將其應(yīng)用在鋰電池、薄膜太陽能電池等方面，是一種操作簡(jiǎn)便，方法靈活的環(huán)境友好型的制備方法。
【附圖說明】
[0014]圖1是制備的多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料與FTO基底對(duì)比的X射線衍射圖(XRD)。橫坐標(biāo)是兩倍衍射角(2 Θ )，縱坐標(biāo)是衍射峰強(qiáng)度(a.u.)。
[0015]圖2是制備的模板納米棒陣列薄膜材料的掃描電鏡圖(SEM)。
[0016]圖3a是制備的多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料的掃描電鏡圖(SEM)。
[0017]圖3b是制備的多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料的掃描電鏡圖(SEM)。
[0018]圖3c是制備的多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料的掃描電鏡圖(SEM)。
[0019]圖4a是制備的多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料的透射電鏡圖(TEM)。
[0020]圖4b是制備的多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料的透射電鏡圖(TEM)。
[0021]圖4c是制備的多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料的透射電鏡圖(TEM)。
[0022]圖5是制備的多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料的樣品相應(yīng)的選區(qū)電子衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0024]實(shí)施例1
[0025]首先預(yù)處理FTO導(dǎo)電玻璃，配制等體積比的1ml去離子水、1ml丙酮溶液和1ml異丙醇溶液的混合溶液，攪拌lOmin，轉(zhuǎn)移至燒杯，放入相應(yīng)規(guī)格(8cm2)的FTO玻璃，在超聲振蕩池中10W功率下超聲處理lOmin，然后取出自然晾干，把導(dǎo)電面朝下傾斜放置于25ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)壁備用；取0.55g六水合硝酸鈷，0.15g氟化氨，0.6g脲，溶于20ml的去離子水中，攪拌5min，把澄清溶液轉(zhuǎn)移至盛有預(yù)處理好的FTO導(dǎo)電玻璃的25ml的反應(yīng)釜中，120°C下水熱反應(yīng)6h ;用去離子水洗滌烘干后置于20ml 0.1M硝酸鐵溶液中靜置12h。液相反應(yīng)之后，取出FTO玻璃，置于燒杯中，在60°C的烘箱中干燥15min，然后取出放在馬弗爐中以2°C /min速度從室溫程序升溫到450°C并煅燒2h。
[0026]實(shí)施例2
[0027]按照實(shí)施例1本發(fā)明中的水熱反應(yīng)時(shí)六水合硝酸鈷的用量減少到0.5g，其他原料用量以及實(shí)驗(yàn)步驟保持不變，制得多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料。
[0028]實(shí)施例3
[0029]按照實(shí)施例1本發(fā)明中的水熱反應(yīng)時(shí)六水合硝酸鈷的用量增加到0.6g，其他原料用量以及實(shí)驗(yàn)步驟保持不變，制得多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料。
[0030]實(shí)施例4
[0031]按照實(shí)施例1本發(fā)明中的水熱反應(yīng)時(shí)氟化氨的用量減少到0.12g，其他原料用量以及實(shí)驗(yàn)步驟保持不變，制得多孔CoFe2O4納米棒陣列薄膜材料。
[0032]實(shí)施例5