[發明專利]一種納米復合多層氧化物空心微球的制備方法

無效

• 申請號: 200910060575.1
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101475211A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 曹余良;楊漢西;錢江鋒;艾新平
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C01G23/04
• 分類號: C01G23/04;C01G17/02;C01G9/02;C04B35/622
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱必武

技術領域

本發明涉及一種納米復合多層氧化物空心微球的制備方法，屬于納米材料制備技術領域。

背景技術

納米半導體氧化物材料因其特有的物理、化學性質受到廣泛關注，被用在光電轉換，傳感器，儲能材料、功能陶瓷、藥物控制釋放等領域。眾所周知，材料的結構形貌對其性能產生很大影響。目前有大量的文獻和專利報道合成了納米線、納米管、納米帶、殼核結構、介孔結構、納米復合空心微球等，這些新穎的結構使所得材料表現出優于常規納米粉體材料的性能。納米復合多層空心微球是近年來研究的一個新的發展趨勢，這類材料與空心微球一樣，具有空的內部結構及厚度在納米尺度的殼層，同時多層結構能有效利用內部空間，具有更好的結構穩定性，具有更優異的性能。然而目前有關多層空心微球合成方法方面的報道還很有限。Xu?H.L等采用微乳液法，通過調節模板劑CTAB的濃度合成多層空心Cu₂O(Template?Synthesis?of?Multishelled?Cu₂O?Hollow?Spheres?with?aSingle-Crystalline?Shell?Wall[J].Angewandte?Chemie?International?Edition，2007，46(9)，1489.)。Yang?M.等以PS球為模板，分別將其表面及內部磺酸化，接著利用磺酸基的吸附或螯合作用與金屬離子結合，經水解，高溫煅燒除去模板劑就可得單層或雙層氧化物空心結構，微球的壁厚可通過調節磺酸化程度或吸附金屬離子量來調控(GeneralSynthetic?Route?toward?Functional?Hollow?Spheres?with?Double-Shelled?Structures[J]Angewandte?Chemie?International?Edition?2005，44(41)，6727.)。Lou，X.W.等報道了通過層層自組裝法以硅球為模板，多次水熱沉積納米氧化錫就可制得不同層數的氧化錫微球(Shell-by-ShellSynthesis?of?Tin?Oxide?Hollow?Colloids?with?Nanoarchitectured?Walls：Cavity?Size?Tuning?and?Functionalization[J]Small?2007，3(2)，261.)。

中國專利申請號200710173111.2，該發明提供了一種溶膠-凝膠方法制備二氧化硅/二氧化鈦空心微球的方法。主要特征是以陽離子聚苯乙烯微球(PS)為模板，分別以硅酸乙酯和鈦酸丁酯為原料，使用稀釋的氨水作為pH值調節劑，在70-80℃溫度下進行溶膠—凝膠反應得到多層有機—無機雜化復合微球。所得沉淀物經過煅燒工藝去除模板粒子后即可得到二氧化硅/二氧化鈦空心微球。通過改變反應物濃度、表面活性劑含量，以及煅燒溫度可獲得不同球殼厚度、密度及晶粒尺寸的二氧化硅/二氧化鈦空心微球。使用該方法制備的空心微球具有高的光催化活性。克服了以往制備空心微球的方法只能制備單一殼層微球的缺點，可制備多層空心微球，工藝簡單、成本低和適于工業化生產。

本發明公開了一種水熱法制備多層氧化物空心微球的方法，該方法將金屬離子和糖混合為反應原料，在高溫水熱條件下糖逐步脫水碳化，同時表面逐層吸附的金屬離子也水解為氧化物前驅體，這樣就得到碳與氧化物層層自組裝而得的復合體，再在空氣中灼燒除去碳即可得納米復合多層氧化物空心微球。我們將所得材料進行了鋰電測試及染料敏化太陽能電池測試，測試結果優于傳統的納米粉體材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米復合多層氧化物空心微球的制備方法。所制備納米復合氧化物空心微球具有多層結構，且每一層都是由納米顆粒堆積而成。

本發明的技術方法是：一種納米復合多層氧化物空心微球的制備方法，其特征在于：

將金屬鹽與糖混合配成溶液，放入有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜內，在150-240℃下水熱反應3-72h，冷卻后洗滌，過濾，干燥得含有碳的氧化物前驅體，將前驅體400-800℃灼燒去碳，即可得納米復合多層氧化物空心微球。

以上所述金屬鹽為四氯化錫，氯化亞錫，四氯化鈦，三氯化鈦，醋酸鋅中的一種，金屬離子的濃度為0.1-3mol/l。

以上所述糖為蔗糖，葡萄糖，果糖中的一種或一種以上，糖的濃度為0.1-3mol/l。

以上所述水熱反應時間為10-30h。

以上所述灼燒時間為1-10h.