[發(fā)明專利]一種金屬氧化物空心粒子或纖維的制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201010242079.0 | 申請(qǐng)日： | 2010-08-02 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN101898749A | 公開(kāi)（公告）日： | 2010-12-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 官建國(guó);牟方志 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 武漢理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C01B13/14 | 分類號(hào)： | C01B13/14;C01G49/06;C01G51/04;C01G53/04 |
| 代理公司： | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人： | 唐萬(wàn)榮 |
| 地址： | 430070 湖*** | 國(guó)省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 金屬 氧化物 空心 粒子 纖維 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種金屬氧化物空心粒子、金屬氧化物空心纖維、金屬空心粒子或金屬空心纖維的制備方法。
背景技術(shù)
具有空心結(jié)構(gòu)的微納米粒子和纖維，由于其低密度，高比表面積和低的熱膨脹系數(shù)，被廣泛應(yīng)用于藥物輸送，催化，傳感，儲(chǔ)氫，鋰電池和微反應(yīng)器等領(lǐng)域(Lou，X.W.；Archer，L.A.；Yang?Z.C.Adv.Mater.2008，20，3987)。特別地，被譽(yù)為第三代納米材料的具有多級(jí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多級(jí)空心納米粒子和纖維(Multilevel?Hollow?Nanoparticles?and?nanofibers，MHNPs?and?MHNFs，包括核殼空心，多層空心及多腔室空心納米粒子和纖維)引起了各國(guó)科研工作者的廣泛關(guān)注(Zhao，Y.；Jiang，L.Adv.Mater.2009，21，1)。相對(duì)于第一代(如納米粒子，納米棒等)和第二代納米材料(如空心球，納米管等)，多級(jí)空心納米粒子和纖維具有以下特點(diǎn)：(1)具有多層微納空心結(jié)構(gòu)和多重界面，有可能引起新的物理化學(xué)性質(zhì)；(2)其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有利于更好地控制粒子各部位的物理和化學(xué)環(huán)境；(3)具有多重內(nèi)表面和高比表面積，比相同尺寸的實(shí)心和單層空心材料具有更高的活性，在藥物輸送，催化，傳感，儲(chǔ)氫，鋰電池和微反應(yīng)器等方面表現(xiàn)出新的更好的性能。如Q.S.Zhu課題組(Zhang，H.G.；Zhu，Q.S.；Zhang，Y.；Wang，Y.；Zhao，L.；Yu，B.Adv.Funct.Mater.2007，17，2766)研究發(fā)現(xiàn)Cu2O多層空心微粒子的對(duì)乙醇蒸氣探測(cè)的靈敏度(8.2)遠(yuǎn)高于Cu2O納米晶(2.7)和相同尺寸的實(shí)心微粒子(1.5)；Ikeda等(Ikeda，S.；Ishino，S.；Harada，T.；N.Okamoto，N.；Sakata，T.；Mori，H.；Kuwabata，S.；Torimoto，T.；Matsumura，M.Angew.Chem.Int.Ed.2006，45，7063)發(fā)現(xiàn)Pt@C核殼型空心納米粒子在催化加氫反應(yīng)上有著比其他形式的Pt催化劑更高的產(chǎn)率和更好的循環(huán)使用特性。
目前，模板法作為一種具有高可控性的方法，被廣泛用于單層空心及多級(jí)空心微納米粒子和纖維的制備(Xu，H.L.；Wang，W.Z.Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，1489)。模板法是利用預(yù)先合成的微納米結(jié)構(gòu)作為框架(如SiO2或PS球等)，采用逐層包覆的方法在其表面沉積多層第二相物質(zhì)及過(guò)渡層，并隨后除去模板和過(guò)渡層而得到第二相物質(zhì)的單層空心及多級(jí)空心結(jié)構(gòu)。但在制備單層空心及多級(jí)空心微納米粒子時(shí)有幾個(gè)問(wèn)題尚需解決：1)沉積速度慢且不能大面積生長(zhǎng)，難以滿足大規(guī)模工業(yè)化的需要；2)制備工序繁瑣，模板的處理工序較多，要求模板質(zhì)量近乎完美，沉積時(shí)容易受外界條件干擾，導(dǎo)致沉積質(zhì)量下降，沉積層強(qiáng)度低；3)所用模板必須加以去除，這給單層空心及多級(jí)空心微納米粒子后續(xù)應(yīng)用帶來(lái)了麻煩，空心結(jié)構(gòu)容易塌陷和變形。因此，利用非模板法制備單層空心及多級(jí)空心微納米粒子近年來(lái)成為了科技工者探索的新方向。其中具有代表性的方法是基于Kirkendall效應(yīng)和Ostwald熟化機(jī)制制備空心粒子的方法。Kirkendall效應(yīng)是指原子在兩種物質(zhì)界面擴(kuò)散的一種現(xiàn)象，如果原子擴(kuò)散及空腔聚集的方向得到控制即可得到空心納米粒子。Ostwald熟化機(jī)制是指較大晶粒的生長(zhǎng)過(guò)程中不斷消耗小晶粒的一種機(jī)制，如果粒子聚集體的晶粒尺寸分布得到控制，那么在晶粒在后續(xù)生長(zhǎng)時(shí)空心納米粒子即可形成。但基于Kirkendall效應(yīng)和Ostwald熟化機(jī)制制備得到的空心粒子常為較為簡(jiǎn)單的單層空心或單層核殼空心粒子，還無(wú)法對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制(Yin，Y.D.；Rioux，R.M.；Erdonmez，C.K.；Hughes，S.；Somorjai，G.A.；Alivisatos，A.P.Science?2004，304，711；Liu，B.；Zeng，H.C.Small2005，1，566)。專利CN101293192A利用表面活性劑囊泡作為模板制備了單層及多層金屬氧化物空心粒子，專利CN101318710A采用溶劑熱條件下的Ostwald熟化機(jī)制制備出了氧化鐵核殼空心粒子，但利用含有金屬化合物和聚合物的復(fù)合前驅(qū)體粒子或纖維在快速加熱條件下的非均勻收縮機(jī)制制備各種金屬或多金屬氧化物空心粒子和纖維的方法尚未見(jiàn)有報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
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