[發明專利]一種具有光電催化活性的介孔氧化鐵中空微球及其制備方法

無效

• 申請號: 200710040056.X
• 申請日: 2007-04-26
• 公開（公告）號: CN101053812A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 楊曉玲;朱以華;趙寒青;唐龍華
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J13/10
• 分類號: B01J13/10;H01F1/11;H01F41/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及氧化鐵中空微球及其制備方法，特別涉及一種具有光電催化活性的介孔氧化鐵中空微球及其制備方法。

背景技術

氧化鐵是一種重要的半導體，廣泛應用于磁記錄、精細陶瓷、紫外吸收薄膜、氣體傳感器、靜電屏蔽涂料、催化劑和生物醫學工程等方面。

中空材料可作為活性物質(如藥品、化妝品、染料等)的載體，實現緩釋膠囊化，從而提高活性物質的穩定性。因此，關于中空材料的制備是近年來的研究熱點之一。

關于中空氧化鐵微球的制備，中國專利CN?1632889A(2005)公開了一種具有介孔結構的磁性氧化鐵中空微球顆粒及其制法和用途。它是用二價鐵鹽溶液在聚苯乙烯等有機微球上控制水解，生成核殼結構的介孔磁性氧化鐵-有機復合顆粒；然后再高溫熱處理去除有機微球，生成中空介孔磁性氧化鐵微球。中空介孔的結構進一步擴大了制備的氧化鐵粒子的應用領域。

相比較表面控制水解的方法，模板法制備中空微球在壁厚的控制上更具優勢。其具體的方法是：在模板上合成所需要的材料，通過高溫煅燒或溶劑溶解的方法除去模板后，制得中空微球。典型的代表是Frank?Caruso等人，他們選取高分子微球為中心模板，利用層層自組裝的方法在模板表面組裝了無機氧化物納米顆粒；再高溫熱處理去除中心模板，制得多種無機納米顆粒為壁的中空微球，如中空ZrO₂、SiO₂、Fe₃O₄微球等，(參見《Chemistry?Materials》2001年13卷109頁和《Science》1998年282卷1111頁)。通過變化組裝循環次數，變化組裝的納米顆粒的粒徑等，均可控制殼的厚度。此方法的缺點是：必須預先合成用于組裝的納米顆粒，而納米顆粒由于高的比表面能，不易于保持單個的分散性；組裝過程中或組裝過程后很難防止無機物納米粒子的團聚，組裝過程后的納米粒子濃度也很難控制。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是公開一種具有光電催化活性的介孔氧化鐵中空微球及其制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。

本發明所說的具有光電催化活性的介孔氧化鐵中空微球，內部具有空腔，外壁上帶有介孔，其特征在于，所說的外壁為氧化鐵納米顆粒組成，該氧化鐵中空微球組成的薄膜具有光電催化活性；所說的外壁為一層或多層，優選5～20層；

所說的光電催化活性指的是指涂覆在電極表面的半導體顆粒薄膜，在光輻射下，施加一定的陽極偏壓后，能夠改變電極的表面狀態，實現薄膜中更好的電荷分離，并加速分離后的電荷與溶液中離子進行的氧化還原反應的特性；

所說的氧化鐵納米顆粒優選為α-Fe₂O₃納米顆粒，納米顆粒的粒徑為1～15nm，所說的具有光電催化活性的介孔氧化鐵中空微球的直徑為0.25～12μm，密度為0.01～0.02g/mL；

本發明所說的具有光電催化活性的介孔氧化鐵中空微球的制備方法，包括如下步驟：

(1)將有機物核心微球加入聚電解質A和氧化鐵前驅物的水溶液中，攪拌5～60min，最好是10～30min，獲得吸附了聚電解質A和氧化鐵前驅物的有機物核心的水溶性懸浮液，然后從所說的水溶性懸浮液收集其中的沉積物；

水溶性懸浮液中，固體物質與懸浮液的質量比為0.5～5％，最好為1～2％；

所說的聚電解質A和氧化鐵前驅物的水溶液中，聚電解質A的濃度為0.1～5g/L，最好是2g/L；

氧化鐵前驅物與聚電解質A的質量比為1∶1～1∶5，最好為1∶2；

所說的有機物核心微球可選用三聚氰胺甲醛(MF)微球，聚苯乙烯(PS)微球，其為單一尺寸的平均粒徑為0.05～10μm，最合適的是平均粒徑為0.1～5μm，所說的有機物核心微球可采用《功能高分子學報》2004年第17卷第113頁和《材料研究學報》2003年第17卷第107頁公開的方法進行制備；

所說的氧化鐵前驅物選自氯化鐵，硝酸鐵，硫酸鐵或醋酸鐵；

所說的聚電解質A為帶有正電荷的陽離子聚電解質，所說的陽離子聚電解質選自聚乙烯亞胺(polyethyleneimine，PEI)、聚二烯丙基二甲基氯化銨(poly(diallyldimethylammonium?chloride)，PDDA)、聚烯丙基胺鹽酸鹽(poly(allylaminehydrochloride)，PAH)、多熔素(polylysine)、殼聚糖(chitosan)或明膠(gelatin)；