[發明專利]一種有序介孔氧化銦的合成方法

有效

• 申請號: 200910081409.X
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101851002A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 王丹;賴小勇;毛丹;杜江
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01G15/00
• 分類號: C01G15/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;徐金國

技術領域

本發明屬于無機多孔材料領域，具體地說是涉及一種以萃取處理的介孔氧化硅為硬模板來合成有序介孔氧化銦的方法。

背景技術

1992年Mobil公司的科學家合成了M41S系列硅基介孔材料，從而將有序規則多孔材料的孔尺寸范圍從微孔擴展到了介孔；后來Stucky等合成的SBA系列硅基介孔材料更是將孔尺寸范圍進一步提升；其高度有序的孔道結構、巨大的比表面積和孔體積、可調的孔徑等獨特的物理化學性質，使得這種材料在光電器件、分離提純、生物材料、催化、新型復合材料等方面有著巨大的應用潛力，在化學工程、信息工程、生物技術、環境能源等諸多領域具有極為重要的應用價值。

介孔材料研究范圍逐漸從硅基介孔材料擴展到非硅基材料如金屬氧化物。與硅基介孔材料相比，非硅基介孔材料特別是金屬氧化物由于其組分的多樣性和價態的多變性，擁有更為廣泛的應用范圍。前者已經有了一系列的合成機理(如液晶模板機理、協同機理)與制備方法(如水熱合成、溶膠凝膠法)：通常是利用表面活性劑作為結構導向劑，利用其與硅物種之間的界面作用完成自組裝過程，這類方法也被統稱為軟模板法。但是軟模板法在非硅基介孔材料，如金屬氧化物材料的制備中遇到了困難，因為在軟模板法中金屬離子的水解極難控制，每種金屬氧化物的介孔材料都需要不同的合成方法、復雜的反應體系以及嚴格的反應條件，這極大的制約了非硅基介孔氧化物材料的開發應用等研究工作。

近年來科學家們不斷地嘗試開發合成非硅基介孔材料的方法，比較突出的是硬模板法。這種方法利用已經成型的無機介孔材料(如介孔氧化硅等)作為硬模板，通過主客體相互作用將客體無機前驅體引入到介孔主體材料的孔道中，經過一系列后處理，再將無機模板除去，就能得到與主體材料反相的介孔材料。但是這種方法要求預先通過表面活性劑合成有序介孔氧化硅，然后將其孔道里的表面活性劑除去才能使用其作為模板來制備其他有序介孔材料。

目前常見的表面活性劑移除方法有煅燒處理(如中國專利200710036694.4)、微波消解處理(如中國專利ZL?200410066450.7)和萃取處理(如文獻1：D.Margolese，J.A.Melero，S.C.Christiansen，B.F.Chmelka?and?G.D.Stucky，Chem.Mater.，2000，12，2448和文獻2：D.Grosso，A.R.Balkenende，P.A.Albouy，A.Ayral，H.Amenitsch?and?F.Babonneau，Chem.Mater.，2001，13，1848)等。與其他兩種移除表面活性劑的方法相比，萃取處理是唯一不破壞表面活性劑、可以回收再利用表面活性劑的移除方法。由于表面活性劑是一類比較昂貴的試劑，如果能夠不破壞表面活性劑、將其回收再利用，對于非硅基介孔材料在實際應用中成本的降低具有特別的價值。

中國專利200710036694.4和中國專利ZL?200410066450.7報道了采用煅燒處理或微波消解處理的介孔氧化硅作為硬模板來制備有序介孔金屬氧化物。但是到目前為止，還沒有直接使用萃取處理的介孔氧化硅作為硬模板來制備其它有序介孔材料的文獻報道。在文獻3：Shixi?Liu，Bin?Yue，Kun?Jiao，Yan?Zhou，Heyong?He?Mater.Lett.2006，60，154-158中公開了的方法是用硝酸鐵與硝酸鋅的溶液填充到萃取處理后的SBA-15介孔氧化硅里，煅燒、溶解氧化硅模板后，得到的產物只是孤立的鐵酸鋅納米線。因為萃取處理通常不能完全移除介孔氧化硅孔道里的表面活性劑，使得萃取處理的介孔氧化硅聯通性較差因此填充在介孔主孔道里氧化物相互之間缺乏連接，因而得到的產物通常是孤立的納米線，而不能形成具有相互連接骨架的介孔結構。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種有序介孔氧化銦的合成方法，其通過預先合成具有較大的孔壁聯通孔的介孔氧化硅，然后用萃取處理來移除其孔道里的表面活性劑，再用這種萃取處理的介孔氧化硅為硬模板來制備有序介孔氧化銦，本發明的方法利用萃取法來降低目前“普通”介孔氧化硅制備有序介孔氧化物的成本，增加聯通孔尺寸以改善萃取后介孔氧化硅的聯通性，從而確保使用其作硬模板能夠制備出有序的介孔氧化物材料。

本發明提供一種有序介孔氧化銦的合成方法，其以溶劑萃取處理過的介孔氧化硅為硬模板來合成有序介孔氧化銦，包括如下步驟：