模板法制备双金属氧化物纳米管

金属氧化物纳米管由于其独特的结构和形貌,以及在工业中的潜在应用价值,引起了科研工作者的特别关注。在诸多合成方法中,模板法制备纳米管是最有效、最常用的一种办法。

到目前为止,利用此法制备的金属氧化物纳米管大多集中于单金属的氧化物。相比单金属的氧化物,部分双金属氧化物在催化,气敏性能等方面表现出显著的提高。 但是,寻找一种在温和条件下且步骤简单的途径制备双金属氧化物纳米管仍然面临很大挑战。

近期,来自加拿大蒙特利尔Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) 的Guozhu Chen (陈国柱)博士, Federico Rosei 教授, Dongling Ma 教授,报道了一种利用模板界面氧化还原方法制备双金属氧化物空心结构纳米材料。研究人员选取了Ce(OH)CO3纳米棒为模板,与KMnO4 水溶液室温下进行固液界面反应。由于Ce(OH)CO3中的Ce3+ 能与MnO4发生氧化还原反应,氧化产生的Ce4+水解得到CeO2, 而MnO4还原至MnOx。温和的条件使得CeO2和MnOx均匀分散于纳米棒的表面。最后利用HNO3移除未反应的Ce(OH)CO3,便得到Ce-MnOx双金属氧化物纳米管。制备的Ce-MnOx纳米管在CO氧化和Congo red处理中显示出良好的催化和吸附性能。相应地,利用Ce(OH)CO3方块为模板,最后可以得到Ce-MnOx空心方块。显然,相比传统制备CeMnOx方法 (沉淀法), 此法不需要高温煅烧,而且容易实现形貌的可控。

基于相同反应原理,作者们还将此方法进一步推广制备了不同的双金属氧化物 (例如Ce-FeOx 和Co-MnOx) 空心结构材料。本项工作为液相中制备双金属氧化物空心结构提高了一种思路。其简单温和的实验条件,易重复放大的实验步骤有利于在工业中制备生产。