【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合成及催化，具体涉及一种氧化铪锆纳米线、一种纳米氧化铪锆粉体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、压电催化是一种将机械能转化成化学能的催化方式，其可利用再生的摩擦、水波、噪声等机械振动使压电材料产生压电势驱动反应底物电荷转移产生氧化还原反应。对称性破缺的铁电体具有自发极化且极化方向及大小可被外场(电场、力场等)改变，产生高的压电势，被常用作压电催化剂。
2、当前，研究最为广泛的是通过调控结构、组分和形貌制备出具有高机电转换系数的纳米铁电体，在机械力场下诱导出高的压电势能，从反应的热力学角度出发增加电子转移速率提升催化性能。
3、研究发现，如果铁电体具有超柔性，会对外加机械力有灵敏的响应，当其作为催化剂时能达到较高的活性。基于对亚纳米无机材料的分析可知，若将铁电体做成直径小于1nm的纳米线，必将实现上述预期。然而现在常用的压电催化剂多为钙钛矿abo3结构的铁电体，其尺寸效应(随尺寸降低铁电性会减弱甚至消失)限制了其高效的压电催化活性。
4、铪基铁电体因其随尺寸降低铁电性反而增加的铁电性备受关注，但是这些具有铁电性的铪基铁电体都是在薄膜中发现的，无法作为催化剂使用，且现阶段并没有制成氧化铪锆纳米线，且形成粉体的报道。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中没有具有铁电性的氧化铪锆纳米线的缺陷，从而提供了一种氧化铪锆纳米线。
2、本专利技术还提供一种包含纳米氧化铪锆粉体。
3、本专利技术
4、本专利技术还提供一种包含纳米氧化铪锆粉体的应用。
5、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种氧化铪锆纳米线，其化学式为hfxzr1-xo2,x的范围为0.1-0.9。
6、作为优选方案，所述x为0.5。
7、作为优选方案，所述氧化铪锆纳米线的直径小于1nm。
8、本专利技术还提供一种包含上述纳米氧化铪锆粉体。
9、本专利技术还提供一种纳米氧化铪锆粉体的制备方法，包括以下步骤：在惰性环境中，将铪源、锆源、矿化剂、表面活性剂和溶剂混合，脱气，然后升温进行反应，反应结束后加入沉淀剂，分离得到含纳米氧化铪锆粉体。
10、作为优选方案，所述矿化剂为氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钾中的一种或多种；铪源以铪元素计，锆源以锆元素计，矿化剂与锆源和铪源的总摩尔量的摩尔比为1:1.5-2.5；所述表面活性剂为油酸和/或油胺，所述溶剂为十八烯、辛烷和卞醚中的至少一种；所述表面活性剂与溶剂的体积比为1:1.5-2。
11、作为优选方案，所述铪源为乙酰丙酮铪，所述锆源为乙酰丙酮锆。
12、作为优选方案，所述脱气在80-120℃下进行，脱气时间为20-40分钟。
13、作为优选方案，所述升温为以恒定的速率进行升温，速率为3-8℃/min，升温至280-320℃进行反应，反应时间为2-4小时。
14、作为优选方案，所述沉淀剂为甲醇、乙醇或丙酮。
15、本专利技术还提供一种纳米氧化铪锆粉体在压电催化分解水产氢中的应用。
16、作为优选方案，将纳米氧化铪锆粉体放入到装有反应液的反应容器后，摇晃反应容器或对反应液进行搅拌即可对水进行分解产生氢气。
17、本专利技术技术方案，具有如下优点：
18、本专利技术首次合成了氧化铪锆纳米线，具有良好的铁电性，其极化方向极易被外场(电场或力场)反转，包含该氧化铪锆纳米线的纳米氧化铪锆粉体非常适合作为压电催化剂，尤其是在分解水产氢
具有良好的催化效果。进一步，也合成了亚纳米尺寸(直径小于1纳米)的氧化铪锆纳米线，当达到亚纳米尺寸时，具有易弯折卷曲的类高分子柔性。
【技术保护点】
1.一种氧化铪锆纳米线，其特征在于，其化学式为HfxZr1-xO2,x的范围为0.1-0.9。
2.根据权利要求1所述的氧化铪锆纳米线，其特征在于，所述x为0.5。
3.根据权利要求1所述的氧化铪锆纳米线，其特征在于，所述氧化铪锆纳米线的直径小于1nm。
4.一种纳米氧化铪锆粉体，其特征在于，含权利要求1-3中任一项所述的氧化铪锆纳米线。
5.权利要求4所述的纳米氧化铪锆粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在惰性环境中，将铪源、锆源、矿化剂、表面活性剂和溶剂混合，脱气，然后升温进行反应，反应结束后加入沉淀剂，经分离得到含纳米氧化铪锆粉体。
6.根据权利要求5所述的纳米氧化铪锆粉体的制备方法，其特征在于，所述矿化剂为氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钾中的一种或多种；铪源以铪元素计，锆源以锆元素计，矿化剂与锆源和铪源的总摩尔量的摩尔比为1-2.5:2.5-1；所述表面活性剂为油酸和/或油胺，所述溶剂为十八烯、辛烷和卞醚中的至少一种；所述表面活性剂与溶剂的体积比为1:1.5-2。
7.根据权利要求5所述的纳米氧化铪
8.根据权利要求5所述的纳米氧化铪锆粉体的制备方法，其特征在于，所述脱气在80-120℃下进行，脱气时间为20-40分钟。
9.根据权利要求5所述的纳米氧化铪锆粉体的制备方法，其特征在于，所述升温为以恒定的速率进行升温，速率为3-8℃/min，升温至280-320℃进行反应，反应时间为2-4小时。
10.根据权利要求5所述的纳米氧化铪锆粉体的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为甲醇、乙醇或丙酮。
11.权利要求4所述的纳米氧化铪锆粉体在压电催化分解水产氢中的应用。
12.根据权利要求11所述的纳米氧化铪锆粉体在压电催化分解水产氢中的应用，其特征在于，将纳米氧化铪锆粉体放入到装有反应液的反应容器后，摇晃反应容器或对反应液进行搅拌即可对水进行分解产生氢气。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化铪锆纳米线，其特征在于，其化学式为hfxzr1-xo2,x的范围为0.1-0.9。
2.根据权利要求1所述的氧化铪锆纳米线，其特征在于，所述x为0.5。
3.根据权利要求1所述的氧化铪锆纳米线，其特征在于，所述氧化铪锆纳米线的直径小于1nm。
4.一种纳米氧化铪锆粉体，其特征在于，含权利要求1-3中任一项所述的氧化铪锆纳米线。
5.权利要求4所述的纳米氧化铪锆粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在惰性环境中，将铪源、锆源、矿化剂、表面活性剂和溶剂混合，脱气，然后升温进行反应，反应结束后加入沉淀剂，经分离得到含纳米氧化铪锆粉体。
6.根据权利要求5所述的纳米氧化铪锆粉体的制备方法，其特征在于，所述矿化剂为氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钾中的一种或多种；铪源以铪元素计，锆源以锆元素计，矿化剂与锆源和铪源的总摩尔量的摩尔比为1-2.5:2.5-1；所述表面活性剂为油酸和/或油胺，所述溶剂为十八烯、辛烷和卞醚中的至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏然，李发堂，魏素娜，刘瑞红，张佳慧，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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