一种亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法

1.本发明涉及纳米材料合成领域，尤其是一种亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法。


背景技术：

2.亚纳米尺寸半导体纳米线是指直径接近或小于1.0nm，且长径比大于30的半导体纳米线。相比于常规的半导体纳米线（直径＞10nm），亚纳米尺寸半导体纳米线由于具有强烈的各向异性特征和显著的量子限域效应，使其在传感探测、高效催化、照明显示等领域具有重要的应用潜力。
3.氧化镓纳米线作为一种极其重要的宽带隙（＞4.9ev）半导体材料，由于其具有优异的光电特性和丰富的表面氧缺陷，使其广泛应用于气体传感和日盲光电探测等领域。目前，国内外研究人员利用物理气相沉积法、模板辅助沉积法等方法成功制备了常规尺寸的氧化镓纳米线。遗憾的是，目前尚没有利用溶剂热策略制备出亚纳米尺寸氧化镓纳米线的报道。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种采用溶剂热策略的亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的其工艺为：（1）将无机镓盐溶解在有机胺和有机膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清；（2）然后混合溶剂中加入活化试剂，在惰性气氛、溶剂热反应条件下反应，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。
6.进一步的，所述步骤（1）中，无机镓盐选自乙酰丙酮化镓、氯化镓、硝酸镓和硫酸镓中的一种或几种；所述有机胺选自己胺、辛胺、十二胺、十六胺和油胺中的一种或几种；所述有机膦为三正辛基膦、三正丁基膦和/或三正辛基氧膦。
7.进一步的，所述步骤（2）中，活化试剂为硼氢化钠、三乙基硼氢化锂和/或四丁基硼氢化铵。
8.进一步的，所述步骤（2）中，在80～200℃溶剂热反应条件下反应0.5～10h。
9.进一步的，所述步骤（1）中，将0.1～3.0mmol的无机镓盐溶解在5.0～20ml有机胺和5.0～20ml有机膦混合溶剂中；所述步骤（2）中，加入0.05～0.3ml活化试剂。
10.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明合成方法操作简单、条件温和；采用该方法能制备出亚纳米尺寸的高品质氧化镓纳米线，直径为1.0
±
0.2nm、长度为200～300nm，具有形貌均匀、线径均一、结晶性良好等优点；所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线在光电器件、传感探测以及催化领域具有广泛的应用价值。
附图说明
11.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
12.图1是本发明实施例1所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图；图2是本发明实施例1所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的xrd谱图；图3是本发明实施例2所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图；图4是本发明实施例3所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图；图5是本发明实施例4所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图；图6是本发明实施例5所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图。
具体实施方式
13.本亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法的工艺步骤为：（1）将0.1～3.0mmol的无机镓盐溶解在5.0～20ml有机胺和5.0～20ml有机膦混合溶剂中，优选为将0.5～1.5mmol的无机镓盐溶解在8～12ml有机胺和8～12ml有机膦混合溶剂中；在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清；所述无机镓盐选自乙酰丙酮化镓、氯化镓、硝酸镓和硫酸镓中的一种或几种；所述有机胺选自己胺、辛胺、十二胺、十六胺和油胺中的一种或几种；所述有机膦为三正辛基膦、三正丁基膦和/或三正辛基氧膦。
14.（2）然后将混合溶剂移入高压釜中，加入0.05～0.30ml活化试剂，优选为0.05～0.15ml活化试剂，将高压反应釜密闭，在惰性气氛下，80～200℃溶剂热反应条件下反应0.5～10h、优选为140～170℃溶剂热反应条件下反应4～8h，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线；所述活化试剂为硼氢化钠、三乙基硼氢化锂和/或四丁基硼氢化铵。所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。
15.实施例1：本亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法采用下述具体工艺。
16.将1.2mmol的乙酰丙酮化镓溶解在10ml油胺和10ml三正辛基膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清。然后将其移入高压釜中，并引入0.1ml三乙基硼氢化锂，惰性气氛下在溶剂热反应条件150～160℃反应6h，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。
17.图1所示为本实施例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图；图2所示为本实施例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的xrd谱图。由图1、图2可以看出，所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线为单斜晶型，该纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。
18.实施例2：本亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法采用下述具体工艺。
19.将1.0mmol的氯化镓溶解在12ml己胺和9ml三正辛基膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清。然后将其移入高压釜中，并引入0.12ml硼氢化钠，惰性气氛下在溶剂热反应条件160～170℃反应4h，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。本实施例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线为单斜晶型，该纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。
20.图3是本实施例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图，由图3以看出，所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线为单斜晶型，该纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。
21.实施例3：本亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法采用下述具体工艺。
22.将1.5mmol的乙酰丙酮化镓溶解在10ml十二胺和12ml三正丁基膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清。然后将其移入高压釜中，并引入0.15ml硼氢化钠，惰性气氛下在溶剂热反应条件150～160℃反应8h，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。本实施
例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线为单斜晶型，该纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。
23.图4本实施例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图，由图4看出，所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线为单斜晶型，该纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。
24.实施例4：本亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法采用下述具体工艺。
25.将0.5mmol的硝酸镓溶解在8ml辛胺和8ml三正丁基膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清。然后将其移入高压釜中，并引入0.05ml三乙基硼氢化锂，惰性气氛下在溶剂热反应条件140～150℃反应7h，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。
26.图5本实施例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图，由图5看出，所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线为单斜晶型，该纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。
27.实施例5：本亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法采用下述具体工艺。
28.将0.1mmol的硫酸镓溶解在5ml十六胺和5ml三正辛基氧膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清。然后将其移入高压釜中，并引入0.08ml四丁基硼氢化铵，惰性气氛下在溶剂热反应条件190～200℃反应0.5h，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。
29.图6本实施例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线的透射电镜图，由图6看出，所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线为单斜晶型，该纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。
30.实施例6：本亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法采用下述具体工艺。
31.将2.0mmol的乙酰丙酮化镓溶解在12ml十二胺和20ml三正丁基膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清。然后将其移入高压釜中，并引入0.20ml硼氢化钠，惰性气氛下在溶剂热反应条件80～90℃反应10h，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。本实施例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线为单斜晶型，该纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。
32.实施例7：本亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法采用下述具体工艺。
33.将3.0mmol的氯化镓溶解在20ml辛胺和15ml三正辛基膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清。然后将其移入高压釜中，并引入0.30ml四丁基硼氢化铵，惰性气氛下在溶剂热反应条件130～140℃反应5h，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。本实施例所得亚纳米尺寸氧化镓纳米线为单斜晶型，该纳米线的直径为1.0
±
0.2nm，长度为200～300nm。

技术特征：
1.一种亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法，其特征在于，其工艺为：（1）将无机镓盐溶解在有机胺和有机膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清；（2）然后混合溶剂中加入活化试剂，在惰性气氛、溶剂热反应条件下反应，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。2.根据权利要求1所述的一种亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，无机镓盐选自乙酰丙酮化镓、氯化镓、硝酸镓和硫酸镓中的一种或几种；所述有机胺选自己胺、辛胺、十二胺、十六胺和油胺中的一种或几种；所述有机膦为三正辛基膦、三正丁基膦和/或三正辛基氧膦。3.根据权利要求1所述的一种亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，活化试剂为硼氢化钠、三乙基硼氢化锂和/或四丁基硼氢化铵。4.根据权利要求1所述的一种亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，在80～200℃溶剂热反应条件下反应0.5～10h。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，将0.1～3.0mmol的无机镓盐溶解在5.0～20ml有机胺和5.0～20ml有机膦混合溶剂中；所述步骤（2）中，加入0.05～0.3ml活化试剂。

技术总结
本发明公开了一种亚纳米尺寸氧化镓纳米线的制备方法，其工艺为：（1）将无机镓盐溶解在有机胺和有机膦混合溶剂中，在惰性气体条件下，搅拌、加热至澄清；（2）然后将混合溶剂移入高压釜中，并引入活化试剂，在溶剂热反应条件下反应，即可得到亚纳米尺寸氧化镓纳米线。本合成方法操作简单、条件温和；采用该方法能制备出亚纳米尺寸的高品质氧化镓纳米线，直径为1.0


技术研发人员：白欣 李冬 元宁宁 姚德翠
受保护的技术使用者：邯郸学院
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/21