科创中国
一种小尺寸金属氧化物纳米片及其制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-05-15 16:33:19
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-05-18 09:50:35
本发明公开了一种小尺寸金属氧化物纳米片及其制备方法，纳米片的平均尺寸为10～80nm。制备方法包括将过渡金属粉末或其合金粉末置于水中，得到混合液；向上述混合液表面通入常压等离子体，对金属进行原位氧化并使其分离成小尺寸金属氧化物纳米片，干燥后得到小尺寸金属氧化物纳米片。本发明方法制备的小尺寸金属氧化物纳米片是基于微米尺度金属颗粒与等离子体以及水的腐蚀氧化形成的，纳米片的平均尺寸为10～80nm，具有较高的比表面积和稳定的结构，结合了金属氧化物优异的物理化学性能和纳米片的小尺寸效应。本发明的技术方案新颖简单、绿色环保，突破了现有制备纳米片时需使用大量化学试剂和高压加温的限制。
1.一种小尺寸金属氧化物纳米片的制备方法，包括如下步骤：1)将平均尺寸为0.1～100μm的过渡金属粉末或其合金粉末置于水中，得到混合液；2)向上述混合液通入常压等离子体，对金属进行原位氧化并使其分离成小尺寸金属氧化物纳米片，干燥后得到纳米片尺寸不大于100nm的小尺寸金属氧化物纳米片。
近年来，金属氧化物纳米片得到迅速发展，在光电转换、光致变色、光电催化等方面具有广泛应用。为了制备出金属氧化物纳米片，人们开发出研磨法、水热法、化学还原法、球磨法等方法，如CN101402463A、CN104310486A等。然而，不可忽略的是，这些方法主要是以金属盐为原料，所制备的金属氧化物纯度不佳，且存在需要使用多种化学试剂等问题。鉴于此，采用金属或金属氧化物为原料制备金属氧化物纳米片的策略也不断发展起来。
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本发明的有益效果是：
本发明方法制备的小尺寸金属氧化物纳米片是基于微米尺度金属颗粒与等离子体以及水的腐蚀氧化形成的，纳米片的平均尺寸为10～80nm，具有较高的比表面积和稳定的结构，其结合了金属氧化物优异的物理化学性能和纳米片的小尺寸效应。
与现有技术相比，本发明的技术方案新颖简单、绿色环保，其突破了现有制备纳米片时需使用大量化学试剂和高压加温的限制，仅以金属粉末为原料，利用等离子体和水的特性，实现了小尺寸金属氧化物的制备。
技术合作
实施例5：
1)将10g平均尺寸为5μm的铁钴镍合金粉和35mL水混合，搅拌速率为500转/分钟；
2)向常压等离子体发生装置通入氦气和氧气混合气，启动高压电源，调节电压为5kV，激发产生等离子体射流，对含有金属粉的混合液进行处理，处理时间为30分钟；
3)关闭电源，将产物过滤，并用去离子水洗涤、在30℃下干燥6小时，即可得到小尺寸金属氧化物纳米片。
图5是本实施例所制备的氧化钴纳米片的透射电子显微镜图片。可以看出，经本发明方法制备的铁钴镍合金氧化物纳米片尺寸均匀，平均尺寸为78nm，总体成型良好。
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