【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锌纳米材料领域，具体涉及一种锌纳米线的制备方法及由其制备的锌纳米线。
技术介绍
1、随着纳米技术的发展，金属纳米材料已经逐渐应用于光学、电学、能源等领域，开发具有特定形貌和功能的金属纳米材料受到越来越多的关注。纳米线作为纳米材料的成员之一，因其优异的光学性能、电学性能、力学性能和催化性能等而得到了凝聚态物理界、化学界及材料科学界科研工作者们的青睐，近年来成为纳米材料研究的热点。
2、金属锌是一种重要的过渡金属元素，主要被用于金属腐蚀防护、电池、工业催化、有机合成、合金等领域。现有制备锌纳米线的方法主要有两种：气相沉积和电化学模板法。其中气相沉积制备锌纳米线，耗能高，产率低，形貌难以控制，得到的纳米线多为弯曲状。而电化学沉积通常需要使用多孔阳极氧化铝或蚀迹多孔聚碳酸酯为模板，通过电化学还原制备锌纳米线，再经过后处理除去模板。这种策略可制得直的纳米线，但是纳米线的直径和长度受限于模板，通常无法制备较长的纳米线，且这种方法效率低，模板去除困难，费时费力。由于金属锌本身的活泼性高，相对于其他金属而言，合成纳米尺寸的金属锌具有极大的挑战性，难以合成纳米尺寸的金属锌，更难以制备需要严格控制形貌的一维纳米线。
3、目前尚无稳定高效的制备纳米尺寸金属锌的方法，而溶剂热法合成金属锌纳米线的方法目前几乎没有报道，其他金属纳米线的溶剂热法更多是在水相中进行。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种锌纳米线的制备方法，其制备过程操作方便，工艺简单，可稳定高效的制
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种锌纳米线的制备方法，包括：
3、(1)将溶剂、锌前驱体和任选的表面活性剂混合得到溶液1；
4、(2)将溶剂和催化剂混合得到溶液2；
5、(3)将溶液1和2混合得到溶液3，并加热使得锌前驱体发生分解反应得到锌纳米线。
6、进一步的，合成中所用溶剂可以选自c5-c7烷烃，c5-c7环烷烃和乙醚，例如戊烷、己烷、庚烷、环戊烷、环己烷、环庚烷和乙醚，特别是正己烷或正己烷与乙醚的组合。进一步的，合成中所用锌前驱体可以表示为znr12，其中r1独立选自碳原子数为2以上的烷基，优选为c2-c10烷基，更优选为c2-c4烷基。特别地，锌前驱体包括但不限于二乙基锌，二丙基锌，二异丁基锌等。在采用上述锌前驱体的情况下，可以顺利得到锌纳米线。而在不采用上述的烷基锌情况下，如使用二甲基锌的情况下，无法获得锌纳米线。不局限于任何理论，据信在锌前驱体中烷基的碳原子数大于2的情况下，可以发生β-氢脱除反应，进而获得金属锌，从而得到锌纳米线，而二甲基锌中不含有β-氢，从而不能发生β-氢脱除反应获得金属锌，进而不能得到锌纳米线。
7、进一步的，合成中所用催化剂为钛基催化剂。所述钛基催化剂可以选自tir24，其中r2独立选自氯、溴、碘、环戊二烯基、c1-c6烷氧基；或者，特别地，钛基催化剂包括但不限于四氯化钛、四溴化钛、四碘化钛、二(环戊二烯基)二氯化钛、环戊二烯基三氯化钛、四异丙醇钛、乙酰丙酮钛、钛酸四丁酯等中的一种或两种以上的组合。在采用钛基催化剂的情况下，可以在较低温度下获得锌纳米晶体。而在不采用钛基催化剂的情况下，无法在较低温度下获得锌纳米晶体，如二乙基锌的裂解温度大于300℃。
8、进一步的，合成中所用表面活性剂为胺基表面活性剂。所述胺基表面活性剂可以表示为r3n(ch3)2，其中r3选自c4-c20烷基。特别地，所述胺基表面活性剂包括但不限于十八叔胺(全名：十八烷基二甲基叔胺)、十六叔胺(全名：十六烷基二甲基叔胺)、十二叔胺(全名：十二烷基二甲基叔胺)、n,n-二甲基癸胺、n,n-二甲基己胺等中的一种或两种以上的组合。在采用上述表面活性剂的情况下，有利于获得形貌均一，尺寸可控的锌纳米线并减少合成产物中的不规则颗粒，而在不采用上述表面活性剂的情况下，虽然也可以获得锌纳米线，但是获得的锌纳米线的形貌和尺寸的均一性较低，且不规则颗粒增多。
9、进一步的，在溶液3中，锌前驱体的浓度为0.2-2mol/l，例如0.2、0.3、0.5、1.0、1.5、1.9、2.0mol/l等，优选0.2-1.5mol/l，以锌的摩尔浓度计。在上述范围内，可以获得尺寸均一的锌纳米线，而浓度过低，可能会增加不规则颗粒的占比。
10、进一步的，在溶液3中，催化剂的浓度为0.001-0.1mol/l，例如0.002、0.003、0.004、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1mol/l等，优选0.003-0.05mol/l，以钛的摩尔浓度计。在上述范围内，可以获得尺寸均一的锌纳米线；而浓度过高，可能会产生不规则颗粒；浓度过低，可能会降低产率，且可能会使不规则颗粒占比增加。
11、进一步的，在溶液3中，表面活性剂的浓度为0-0.5mol/l，例如，0.001、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.1、0.15、0.20、0.25、0.30、0.40、0.50mol/l等，优选0.1-0.4mol/l。在上述范围内，有利于获得尺寸均一的锌纳米线。浓度过高，会获得锌纳米颗粒，减少锌纳米线的产率。
12、进一步的，在步骤(3)中，锌前驱体与催化剂的摩尔比(zn/ti)可以为30-200:1，例如30:1、50:1、70:1、90:1、120:1、150:1、200:1等，优选60-120:1。在上述范围内，可以获得以锌纳米线为主的产物。摩尔比过高，会降低产率；而摩尔比过低，会增加不规则颗粒的占比。
13、进一步的，在步骤(3)中，发生分解反应的反应温度可以为60-200℃，例如60、80、100、120、150、200℃等，优选60-150℃。在上述温度范围内，可以获得锌纳米线为主的产物。温度过高，会增加不规则颗粒的占比；而温度过低，会降低反应产率。
14、进一步的，在步骤(3)中，对于反应时间没有特别限制，只要能够得到锌纳米线即可。例如反应时间为2小时以上，4小时以上，例如4-48小时等，但不限于此。
15、根据本专利技术的锌纳米线的制备方法还可以包括常规的纯化步骤，例如在步骤(3)中，将反应产物过滤得到沉淀产物，然后洗涤并干燥。
16、洗涤可以采用溶剂进行。对于洗涤溶剂没有特别要求，只要其可以除去剩余的锌前驱体，钛基催化剂，以及表面活性剂即可。例如洗涤溶剂可以为己烷，甲苯，四氢呋喃，1，4-二氧六环，异丙醇中的一种或两种以上的组合。
17、干燥可以在氮气保护环境下进行。例如氮气置换后的高温干燥箱。
18、根据本专利技术的一个方面，提供一种锌纳米线，其通过上述根据本专利技术的锌纳米线的制备方法制备。
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1.一种锌纳米线的制备方法，包括：
2.根据权利要求1的制备方法，其中，溶剂选自C5-C7烷烃，C5-C7环烷烃和乙醚，特别为正己烷或正己烷与乙醚的组合。
3.根据权利要求1或2的制备方法，其中，
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，所用催化剂为钛基催化剂；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，所用表面活性剂为胺基表面活性剂；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其中，在溶液3中，
7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法，其中，在步骤(3)中，
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其还包括纯化步骤：将反应产物过滤得到沉淀产物，然后洗涤并干燥。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，
10.一种锌纳米线，其通过根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备。
【技术特征摘要】
1.一种锌纳米线的制备方法，包括：
2.根据权利要求1的制备方法，其中，溶剂选自c5-c7烷烃，c5-c7环烷烃和乙醚，特别为正己烷或正己烷与乙醚的组合。
3.根据权利要求1或2的制备方法，其中，
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，所用催化剂为钛基催化剂；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，所用表面活性剂为胺基表面活性剂；
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