中国粉体网讯 磁性金属氧化物纳米管是在磁性氧化物纳米线、纳米棒等实心纳米材料的研究之后逐渐兴起的。中空管状纳米材料因具有独特的内外双层活性表面、高的表面能、大的表面体积比及优良的吸附性能而备受人们的关注。磁性金属氧化物纳米管具有稳定性高、合成成本低、耐腐蚀及磁学性能好等独特优点,正逐渐成为一类重要的新型纳米功能材料。铁系磁性金属氧化物纳米管因具有独特的管状结构及优异的光、电、磁等性能而显示出重要的应用前景。
一、Fe2O3纳米管的应用
Fe2O3的稳定性高、消耗低、能隙小,常见的应用有:(1)生物及传感方面。纳米磁性氧化铁可用作磁共振成像造影剂、磁诱导药物传输工具及生物材料的磁性分离,其纳米管状结构还可广泛应用于气体传感,如Fe2O3纳米管对乙醇和氢气等表现出优异的传感性能,并可通过催化化学发光技术实现对硫化氢的超灵敏传感。(2)电池材料方面。Fe2O3纳米管具有高的表面积,能为离子和电子提供快速通道,从而获得高的充/放电速率。此外,纳米管还可直接生长在电流集电器上,可有效降低接触电阻。据报道,Fe2O3纳米管的比电容可达138F/g(电流密度1.3A/g),循环500次后,其比电容仍可保持在89%。(3)光电方面。Fe2O3可以捕捉太阳光的能量,其理论最大光电转换效率可达12.9%,管状Fe2O3拥有更好的光电转化性能,当管壁特别薄或结晶化程度非常高时,其光响应性能可得到明显改善。例如,壁厚为5～7nm的Fe2O3纳米管在光解水时可产生1.41mA/cm2的光电流。该纳米管阵列还可光催化降解亚甲基蓝等有机污染物。
二、Fe3O4及Co3O4纳米管的应用
除Fe2O3纳米管外,Fe3O4纳米管因其独特的结构和优异的磁性也常被用作自旋电子设备、磁流体、生物传感器、数据储存设备及磁力显微镜的扫描探针等,其室温下的电阻系数可达4×10-2Ω·cm,并随温度的降低而线性增大,活化能约为0.1eV,可在0.7T、77K时产生磁致电阻。此外,Fe3O4磁性纳米管还可用于生物领域,如内表面覆盖有一层Fe3O4纳米粒子的硅纳米管,经荧光素标记后可用于人的免疫绑定及药物传输。纳米Co3O4拥有特殊磁、光及传导性能,可用于催化、传感及作为电极材料。有研究表明,Co3O4纳米管拥有很好的电容量,在电流密度为0.1A/g时,电容可达574F/g,经过1000次连续的充放电仍能保持95%的比电容,是一种很有前景的超级电容材料,可用作新型锂离子电池的研制。
一、Fe2O3纳米管的应用
Fe2O3的稳定性高、消耗低、能隙小,常见的应用有:(1)生物及传感方面。纳米磁性氧化铁可用作磁共振成像造影剂、磁诱导药物传输工具及生物材料的磁性分离,其纳米管状结构还可广泛应用于气体传感,如Fe2O3纳米管对乙醇和氢气等表现出优异的传感性能,并可通过催化化学发光技术实现对硫化氢的超灵敏传感。(2)电池材料方面。Fe2O3纳米管具有高的表面积,能为离子和电子提供快速通道,从而获得高的充/放电速率。此外,纳米管还可直接生长在电流集电器上,可有效降低接触电阻。据报道,Fe2O3纳米管的比电容可达138F/g(电流密度1.3A/g),循环500次后,其比电容仍可保持在89%。(3)光电方面。Fe2O3可以捕捉太阳光的能量,其理论最大光电转换效率可达12.9%,管状Fe2O3拥有更好的光电转化性能,当管壁特别薄或结晶化程度非常高时,其光响应性能可得到明显改善。例如,壁厚为5～7nm的Fe2O3纳米管在光解水时可产生1.41mA/cm2的光电流。该纳米管阵列还可光催化降解亚甲基蓝等有机污染物。
二、Fe3O4及Co3O4纳米管的应用
除Fe2O3纳米管外,Fe3O4纳米管因其独特的结构和优异的磁性也常被用作自旋电子设备、磁流体、生物传感器、数据储存设备及磁力显微镜的扫描探针等,其室温下的电阻系数可达4×10-2Ω·cm,并随温度的降低而线性增大,活化能约为0.1eV,可在0.7T、77K时产生磁致电阻。此外,Fe3O4磁性纳米管还可用于生物领域,如内表面覆盖有一层Fe3O4纳米粒子的硅纳米管,经荧光素标记后可用于人的免疫绑定及药物传输。纳米Co3O4拥有特殊磁、光及传导性能,可用于催化、传感及作为电极材料。有研究表明,Co3O4纳米管拥有很好的电容量,在电流密度为0.1A/g时,电容可达574F/g,经过1000次连续的充放电仍能保持95%的比电容,是一种很有前景的超级电容材料,可用作新型锂离子电池的研制。
