一种纳米网络材料的可控制备方法

本发明涉及纳米材料制备，尤其涉及一种纳米网络材料的可控制备方法。

背景技术：

1、纳米网络结构的材料具有独特的物理化学性质，如高比表面积、良好的导电性和化学稳定性等，使其在能源存储与转换、催化剂、传感器等领域都具有重要的应用前景。

2、现有技术中，针对特定的组分存在一些纳米网络材料的制备方法，包括水热合成法、溶胶-凝胶法、直接发泡法等，但是这些方法存在很大的局限性，往往需要特殊的工艺条件、设备和原料，且制备过程复杂、不可控、缺乏可扩展性，难以纳米网络材料实现组分和结构的有效控制，无法满足不同应用领域的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是开发一种新的纳米网络材料制备方法，实现纳米网络组分和结构可控调节。

2、为实现上述目的，本发明提供一种纳米网络材料的可控制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将模板纳米材料分散在有机溶剂中，形成分散溶液；

4、s2、将单分散配体包覆的金属或金属氧化物纳米晶材料分散在有机溶剂中，形成稳定的胶体溶液；

5、s3、将步骤s2得到的胶体溶液加入步骤s1得到的分散溶液中，进行超声和搅拌，离心收集沉淀物，将沉淀物烘干得到复合材料；

6、s4、将步骤s3中所得复合材料进行高温退火处理，冷却后获得纳米网络材料。

7、本发明提出一种创新的纳米网络材料制备方法，先分别配置模板纳米材料分散溶液和配体包覆的纳米晶胶体溶液，然后胶体溶液倒入分散溶液中，配体包覆的纳米晶通过范德华相互作用在模板的表面致密组装，最后通过高温处理使模板表面致密组装的纳米晶发生形变和烧结，通过本发明的方法可以制备出具有良好结构连续性的纳米网络，可有效控制纳米网络的组分和结构。

8、在优选或可选的实施方式中，所述步骤s1得到的所述分散溶液中，所述模板纳米材料的质量浓度为1～100kg/m3。

9、在优选或可选的实施方式中，所述步骤s1中，采用超声和搅拌分散，分散时间为0.5～6小时。

10、在优选或可选的实施方式中，所述模板纳米材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维中的至少一种。

11、本发明的制备方法通过控制模板纳米材料的形态，能控制纳米网络材料形态，构筑零维、一维、二维或三维的纳米网络。

12、在优选或可选的实施方式中，所述步骤s2得到的所述胶体溶液中，所述纳米晶材料的质量浓度为10～100kg/m3。

13、在优选或可选的实施方式中，所述纳米晶材料选自au、ag、cu、fe、zno、fe3o4、nife2o4、cofe2o4、mnfe2o4中的至少一种。

14、本发明的制备方法过改变纳米晶的种类可以调控纳米网络材料的组分，构筑单组分、多组分或高熵纳米网络。

15、在优选或可选的实施方式中，所述步骤s3中，所述胶体溶液与所述分散溶液的体积比为1:1～1:1000。

16、在优选或可选的实施方式中，所述步骤s3中，超声和搅拌时间为0.5～12小时。

17、在优选或可选的实施方式中，所述步骤s3中，采用多次离心和再分散的方式除去游离的纳米晶材料，得到沉淀物。

18、本发明的制备方法通过范德华相互作用，使配体包覆的纳米晶在模板表面诱导组装，从而最小化体系整体的表面能，获得结构稳定的复合材料，该方法工艺简单，利于规模化生产。

19、在优选或可选的实施方式中，所述步骤s4中，高温退火处理温度为400～1000℃，处理气氛为空气或氮气。

20、本发明的制备方法通过控制退火的温度、环境，可以去除或者保留模板，制备自支撑或复合型纳米网络材料。

21、综上所述，相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：

22、采用本发明的制备方法，可以制备出各种结构纳米网络，且具有良好的结构连续性，其组分可调，结构可控，还能实现网络孔隙率调节。本发明拓宽了纳米网络的制备方法，克服了制备步骤繁琐、结构和组成成分难以控制的问题，可以满足不同应用领域的需求，在能源存储与转换、催化剂、阻燃等领域具有重要的商业和科学价值。

技术特征：

1.一种纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，所述步骤s1得到的所述分散溶液中，所述模板纳米材料的质量浓度为1～100kg/m3。

3.根据权利要求2所述的纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，采用超声和搅拌分散，时间为0.5～6小时。

4.根据权利要求1-3任一所述的纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，所述模板纳米材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，所述步骤s2得到的所述胶体溶液中，所述纳米晶材料的质量浓度为10～100kg/m3。

6.根据权利要求1或5所述的纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，所述纳米晶材料选自au、ag、cu、fe、zno、fe3o4、nife2o4、cofe2o4、mnfe2o4中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述胶体溶液与所述分散溶液的体积比为1:1～1:1000。

8.根据权利要求7所述的纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，超声和搅拌时间为0.5～12小时。

9.根据权利要求1、7或8所述的纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，采用多次离心和再分散的方式除去游离的纳米晶材料，得到沉淀物。

10.根据权利要求1所述的纳米网络材料的可控制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，高温退火处理温度为400～1000℃，处理气氛为空气或氮气。

技术总结本发明提供一种纳米网络材料的可控制备方法，包括以下步骤：S1、将模板纳米材料分散在有机溶剂中，形成分散溶液；S2、将单分散配体包覆的金属或金属氧化物纳米晶材料分散在有机溶剂中，形成稳定的胶体溶液；S3、将步骤S2得到的胶体溶液加入步骤S1得到的分散溶液中，进行超声和搅拌，离心收集沉淀物，将沉淀物烘干得到复合材料；S4、将步骤S3中所得复合材料进行高温退火处理，冷却后获得纳米网络材料。通过本发明的方法可以制备出具有良好结构连续性的纳米网络，可有效控制纳米网络的组分和结构。技术研发人员：夏衍,高守祥,洪雨彤,李娟,柴娟受保护的技术使用者：浙大宁波理工学院技术研发日：技术公布日：2024/8/1