本發(fā)明涉及納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種稀土金屬氫氧化物及稀土氧化物多孔隧道納米管及其制備方法。

背景技術(shù)：

稀土納米材料兼具稀土特性和納米特性，具有綜合的優(yōu)良特性。一維結(jié)構(gòu)的納米材料具有低的維數(shù)和高的比表面積，表現(xiàn)出很多奇特的物理性能，稀土氧化物的許多功能如發(fā)光性能、催化性能等都受其形態(tài)和組成的影響。

隨著納米技術(shù)研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)如果將稀土金屬或其氧化物制備成一維結(jié)構(gòu)，如納米線，納米管，材料將同時(shí)具備量子尺寸效應(yīng)和特殊形態(tài)效應(yīng)。其中稀土金屬及其氧化物納米管，大大增大了比表面積，能夠產(chǎn)生更多的表面界面效應(yīng)。因此，稀土金屬及其氧化物納米管，比單純的納米顆粒，納米棒具有更加豐富和優(yōu)異的性能，在光學(xué)、電子、催化等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。

對(duì)于稀土金屬氫氧化物及其氧化物納米管，以往報(bào)道大部分為單孔道中空，圓柱狀納米管，關(guān)于稀土金屬氫氧化物及其氧化物多孔隧道，棱柱狀納米管的制備，國內(nèi)外尚無報(bào)道。

基于以上所述，提供一種具有多孔隧道結(jié)構(gòu)的稀土金屬氫氧化物和稀土氧化物納米管及其制備方法實(shí)屬必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種稀土金屬氫氧化物及稀土氧化物多孔隧道納米管及其制備方法，以實(shí)現(xiàn)一種管壁光滑，尺寸均一，橫截面為多孔結(jié)構(gòu)，并且在納米管內(nèi)部形成隧道，分散性好，成分可控，易于收集的稀土金屬氫氧化物及稀土氧化物多孔隧道納米管。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法，所述制備方法包括步驟：步驟1)，將十六烷基三甲基溴化銨CTAB和去離子水加入反應(yīng)容器中混合均勻，獲得第一混合液；步驟2)，將稀土可溶性鹽加入所述第一混合液中，攪拌后獲得第二混合液；步驟3)，將沉淀劑加入所述第二混合液中，攪拌后保溫一段時(shí)間，洗滌干燥后收集，得到稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管。

作為本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟1)中，將所述十六烷基三甲基溴化銨CTAB和去離子水進(jìn)行攪拌混合均勻，攪拌采用的溫度為室溫，攪拌的時(shí)間為1～2h。

作為本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)中，所述稀土可溶性鹽為硝酸鹽，氯酸鹽一種或兩種以上的混合鹽。

優(yōu)選地，所述混合鹽中，任意兩種可溶性鹽用量的摩爾比范圍為1:1～1:3。

作為本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，所述沉淀劑為氨水，氫氧化鈉的一種。

作為本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，將沉淀劑加入所述第二混合液中，攪拌后在水熱釜中保溫一段時(shí)間，水熱溫度為100～150℃，保溫時(shí)間為24～36h。

作為本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，洗滌采用去離子水和乙醇的一種或兩種。

作為本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，采用真空干燥的方式進(jìn)行干燥，干燥的溫度為40～80℃。

本發(fā)明還提供一種稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管，所述稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管為多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)在所述稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管內(nèi)部形成隧道。

作為本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的一種優(yōu)選方案，所述稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的管徑為200～300nm，壁厚為15～25nm。

本發(fā)明還提供一種稀土氧化物多孔隧道納米管的制備方法，包括步驟：依據(jù)上述任意一項(xiàng)方案所述的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法制備稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管；以及步驟4)，對(duì)所述稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管進(jìn)行熱處理，獲得稀土氧化物多孔隧道納米管。

作為本發(fā)明的稀土氧化物多孔隧道納米管的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述熱處理的溫度為500～700℃，保溫時(shí)間為1～6h，環(huán)境為有氧環(huán)境。

本發(fā)明還提供一種稀土氧化物多孔隧道納米管，所述稀土氧化物多孔隧道納米管為多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)在所述稀土氧化物多孔隧道納米管內(nèi)部形成隧道。

作為本發(fā)明的稀土氧化物多孔隧道納米管的一種優(yōu)選方案，所述稀土金屬氧化物多孔隧道納米管的管徑為200～300nm，壁厚為15～25nm。

如上所述，本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物及稀土氧化物多孔隧道納米管及其制備方法，具有以下有益效果：

本發(fā)明所制備的稀土金屬氫氧化物和稀土氧化物多孔隧道納米管的橫截面為多孔結(jié)構(gòu)，并且在納米管內(nèi)部形成隧道，尺寸均一，管徑為200～300nm左右，管壁厚20nm左右，分散性好，管表面光滑，易于收集。本發(fā)明采用溶劑熱法，通過調(diào)控稀土金屬前驅(qū)體的種類，反應(yīng)時(shí)間及溫度，得到組分不同，尺寸不同的多孔隧道納米管，所用試劑無毒，方法簡(jiǎn)單，易于操作。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法各步驟所呈現(xiàn)的流程示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的稀土氧化物多孔隧道納米管的制備方法各步驟所呈現(xiàn)的流程示意圖。

圖3顯示為實(shí)施例1中稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法所制備的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的SEM圖。

圖4顯示為實(shí)例4中氧化物多孔隧道納米管的制備方法所制備的稀土氧化物多孔隧道納米管的SEM圖。

圖5顯示為實(shí)例4中氧化物多孔隧道納米管的制備方法所制備的稀土氧化物多孔隧道納米管的XRD圖譜。

元件標(biāo)號(hào)說明

S11～S13 步驟1)～步驟3)

S24 步驟4)

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖1～圖5。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法，所述制備方法包括步驟：

步驟1)S11，將十六烷基三甲基溴化銨CTAB和去離子水加入反應(yīng)容器中混合均勻，獲得第一混合液；

作為示例，步驟1)中，將所述十六烷基三甲基溴化銨CTAB和去離子水進(jìn)行攪拌混合均勻，攪拌采用的溫度為室溫，攪拌的時(shí)間為1～2h。

步驟2)S12，將稀土可溶性鹽加入所述第一混合液中，攪拌后獲得第二混合液；

作為示例，步驟2)中，所述稀土可溶性鹽為硝酸鹽，氯酸鹽一種或兩種以上的混合鹽。優(yōu)選地，所述混合鹽中，任意兩種可溶性鹽用量的摩爾比范圍為1:1～1:3。

步驟3)S13，將沉淀劑加入所述第二混合液中，攪拌后保溫一段時(shí)間，洗滌干燥后收集，得到稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管。

作為示例，步驟3)中，所述沉淀劑為氨水，氫氧化鈉的一種。將沉淀劑加入所述第二混合液中，攪拌后在水熱釜中保溫一段時(shí)間，水熱溫度為100～150℃，保溫時(shí)間為24～36h。

作為示例，步驟3)中，洗滌采用去離子水和乙醇的一種或兩種。

作為示例，步驟3)中，采用真空干燥的方式進(jìn)行干燥，干燥的溫度為40～80℃。

本實(shí)施例還提供一種稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管，所述稀土金屬多孔隧道納米管為多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)在所述稀土金屬多孔隧道納米管內(nèi)部形成隧道。

作為示例，所述稀土金屬多孔隧道納米管的管徑為200～300nm，壁厚為15～25nm。

在一個(gè)具體的實(shí)施過程中，所述稀土金屬多孔隧道納米管的制備方法，包括步驟：

稱取0.2730g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和15ml的超純水放入25ml燒杯中混合，得第一混合液。加入0.3686g硝酸釤后，在磁力攪拌器中攪拌混合1h，得第二混合液。將0.1ml的25％的氨水逐滴加入第二混合液中，攪拌2h得到懸濁液。將懸濁液放入25ml水熱釜中，在120℃下保溫24h。冷卻到室溫后，分別用去離子水和乙醇洗滌干凈，在60℃下真空干燥過夜，得到氫氧化釤多孔隧道納米管。圖3顯示為本實(shí)施例中稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法所制備的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的SEM圖。由圖可見，本實(shí)施例所制備的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的橫截面為多孔結(jié)構(gòu)，并且在納米管內(nèi)部形成隧道，尺寸均一，管徑為200～300nm左右，管壁厚20nm左右，分散性好，管表面光滑。

實(shí)施例2

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法，所述制備方法具體包括步驟：稱取0.2730g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和15ml的超純水放入25ml燒杯中混合，得第一混合液。加入0.3686g硝酸鑭后，在磁力攪拌器中攪拌混合1h，得第二混合液。將0.1ml的25％的氨水逐滴加入第二混合液中，攪拌2h得到懸濁液。將懸濁液放入25ml水熱釜中，在120℃下保溫24h。冷卻到室溫后，分別用去離子水和乙醇洗滌干凈，在60℃下真空干燥過夜，得到氫氧化鑭多孔隧道納米管。

實(shí)施例3

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法，所述制備方法具體包括步驟：稱取0.2730g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和15ml的超純水放入25ml燒杯中混合，得第一混合液。加入0.3686g硝酸鈰后，在磁力攪拌器中攪拌混合1h，得第二混合液。將0.1ml的25％的氨水逐滴加入第二混合液中，攪拌2h得到懸濁液。將懸濁液放入25ml水熱釜中，在120℃下保溫24h。冷卻到室溫后，分別用去離子水和乙醇洗滌干凈，在60℃下真空干燥過夜，得到氫氧化鈰多孔隧道納米管。

實(shí)施例4

如圖2所示，本實(shí)施例提供一種稀土氧化物多孔隧道納米管的制備方法，包括步驟：采用如實(shí)施例1所述的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法制備稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管；

還包括步驟4)S24，對(duì)所述稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管進(jìn)行熱處理，獲得稀土氧化物多孔隧道納米管。

作為示例，所述熱處理的溫度為500～700℃，保溫時(shí)間為1～6h，環(huán)境為有氧環(huán)境。

在一個(gè)具體的實(shí)施過程中，將實(shí)例1中得到的氫氧化釤多孔隧道納米管在700℃下保溫1h，得到氧化釤多孔隧道納米管。圖4顯示為本實(shí)施例中氧化物多孔隧道納米管的制備方法所制備的稀土氧化物多孔隧道納米管的SEM圖。圖5顯示為本實(shí)施例中氧化物多孔隧道納米管的制備方法所制備的稀土氧化物多孔隧道納米管的XRD圖譜。由圖可見，本實(shí)施例所制備的稀土氧化物多孔隧道納米管的橫截面為多孔結(jié)構(gòu)，并且在納米管內(nèi)部形成隧道，尺寸均一，管徑為200～300nm左右，管壁厚20nm左右，分散性好，管表面光滑。

本實(shí)施例還提供一種稀土氧化物多孔隧道納米管，所述稀土氧化物多孔隧道納米管為多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)在所述稀土氧化物多孔隧道納米氫氧化物形成隧道。

作為示例，所述稀土金屬多孔隧道納米管的管徑為200～300nm，壁厚為15～25nm。

實(shí)施例5

如圖2所示，本實(shí)施例提供一種稀土氧化物多孔隧道納米管的制備方法，包括步驟：采用如實(shí)施例2所述的稀土金屬多孔隧道納米管的制備方法制備稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管；

還包括步驟4)，對(duì)所述稀土金屬多孔隧道納米管進(jìn)行熱處理，獲得稀土氧化物多孔隧道納米管。

作為示例，所述熱處理的溫度為500～700℃，保溫時(shí)間為1～6h，環(huán)境為有氧環(huán)境。

在一個(gè)具體的實(shí)施過程中，將實(shí)例2中得到的氫氧化鑭多孔隧道納米管在700℃下保溫1h，得到氧化鑭多孔隧道納米管。

實(shí)施例6

如圖2所示，本實(shí)施例提供一種稀土氧化物多孔隧道納米管的制備方法，包括步驟：采用如實(shí)施例3所述的稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管的制備方法制備稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管；

還包括步驟4)S14，對(duì)所述稀土金屬氫氧化物多孔隧道納米管進(jìn)行熱處理，獲得稀土氧化物多孔隧道納米管。

作為示例，所述熱處理的溫度為500～700℃，保溫時(shí)間為1～6h，環(huán)境為有氧環(huán)境。

在一個(gè)具體的實(shí)施過程中，將實(shí)例3中得到的氫氧化鈰多孔隧道納米管在700℃下保溫1h，得到氧化鈰多孔隧道納米管。

實(shí)施例7

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種多孔隧道納米管的制備方法，所述制備方法具體包括步驟：稱取0.2730g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和15ml的超純水放入25ml燒杯中混合，得第一混合液。加入0.3686g硝酸釤和0.2695g硝酸鑭(硝酸釤和硝酸鑭的摩爾比為：1:1)后，在磁力攪拌器中攪拌混合1h，得第二混合液。將0.1ml的25％的氨水逐滴加入第二混合液中，攪拌2h得到懸濁液。將懸濁液放入25ml水熱釜中，在120℃下保溫24h。冷卻到室溫后，分別用去離子水和乙醇洗滌干凈，在60℃下真空干燥過夜，得到鑭，釤混合的多孔隧道納米管。

實(shí)施例8

如圖2所示，本發(fā)明提供一種稀土氧化混合物多孔隧道納米管的制備方法，包括步驟：采用如實(shí)施例7所述的稀土金屬多孔隧道納米管的制備方法制備稀土金屬多孔隧道納米管；

還包括步驟4)S14，對(duì)所述稀土金屬多孔隧道納米管進(jìn)行熱處理，獲得稀土氧化混合物多孔隧道納米管。

作為示例，所述熱處理的溫度為500～700℃，保溫時(shí)間為1～6h，環(huán)境為有氧環(huán)境。

在一個(gè)具體的實(shí)施過程中，將實(shí)例7中得到的鑭釤混合的多孔隧道納米管在700℃下保溫1h，得到氧化釤和氧化鑭混合多孔隧道納米管。

如上所述，本發(fā)明的稀土金屬氫氧化物及稀土氧化物多孔隧道納米管及其制備方法，具有以下有益效果：

本發(fā)明所制備的氫氧化物和稀土氧化物多孔隧道納米管的橫截面為多孔結(jié)構(gòu)，并且在納米管內(nèi)部形成隧道，尺寸均一，管徑為200～300nm左右，管壁厚20nm左右，分散性好，管表面光滑，易于收集。本發(fā)明采用溶劑熱法，通過調(diào)控稀土金屬前驅(qū)體的種類，反應(yīng)時(shí)間及溫度，得到組分不同，尺寸不同的多孔隧道納米管，所用試劑無毒，方法簡(jiǎn)單，易于操作。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。