[發(fā)明專利]一組海綿狀多孔復(fù)合氧化物納微多面體的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210181327.4
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102730770A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童國秀;吳文華;洪咪;趙暄
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;C01G51/04;C01G45/02;C01G49/08;C01G49/06;C01G49/02;C01G9/02;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，特別是一種利用糖結(jié)構(gòu)指示劑和還原劑的引導(dǎo)氧化結(jié)晶反應(yīng)和熱處理工藝，生成海綿狀多孔復(fù)合氧化物納微多面體的簡易方法。

背景技術(shù)

近幾年來，海綿狀多孔結(jié)構(gòu)材料的制備引起了越來越多的研究人員的關(guān)注。由于這種材料綜合了微孔/介孔的高比表面積和易擴(kuò)散的大孔網(wǎng)絡(luò)通道的優(yōu)勢，引起奇異的聲、光、電、熱、磁和化學(xué)活性等特性，在催化、發(fā)光材料、磁性材料、半導(dǎo)體材料、電極材料、高性能結(jié)構(gòu)及功能陶瓷等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。特別是金屬氧化物（包括，鐵氧體、ZnO、Fe₂O₃等），作為重要的半導(dǎo)體功能材料，具有良好的耐候性、耐光性、無毒、磁性和對紫外線具有良好的吸收和屏蔽效應(yīng)，已廣泛應(yīng)用于氣體貯存、凈化、分離、電化學(xué)、閃光涂料、油墨、吸附、催化、磁性存儲、氣敏和濕敏材料、磁流體、磁性靶向藥物載體、分離細(xì)胞和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。

由于納米材料的性能強(qiáng)烈地依賴其比表面積、孔徑分布、結(jié)晶度、形貌、尺寸、取向等，因此調(diào)控上述參數(shù)具有重要研究意義。目前模板法（以膠體為模板的靜電層層自組裝、直接吸附或化學(xué)沉積、犧牲模板法）、非模板法（相分離技術(shù)、發(fā)泡法、燒結(jié)法、去合金法）等合成工藝已被用來制備不同維度、形貌和結(jié)構(gòu)的多孔材料。一般來說，多孔材料的合成是通過選取適當(dāng)?shù)哪０鍋砜刂扑璧拈L度和形貌。例如用四烷基胺來直接合成微孔(<2?nm)；用長鏈表面活性劑、共聚物和膠束用來合成介孔材料(2?nm－50?nm)；用聚苯乙烯乳膠和細(xì)菌來合成大孔結(jié)構(gòu)(>50?nm)。

然而，在本發(fā)明中，以低成本、綠色、環(huán)保的化學(xué)試劑-糖作還原劑和結(jié)構(gòu)指示劑，采用低溫氧化還原-濃縮結(jié)晶-熱處理工藝制備尺寸、組成、形貌、質(zhì)構(gòu)（比表面、孔徑分布）結(jié)晶度可調(diào)的海綿狀多面體復(fù)合氧化物納微米材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：為克服已有技術(shù)之不足，建立一種合成綿狀多孔納微米材料的低成本、綠色、環(huán)保的制備方法，并提供高比表面積、海綿狀多孔多面體復(fù)合氧化物納微米材料。再一目的是提供一種簡便調(diào)控納米材料比表面積、尺寸、形貌和微觀結(jié)構(gòu)的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的海綿狀多孔復(fù)合氧化物納微多面體的制備方法，是采用糖作結(jié)構(gòu)指示劑和還原劑引導(dǎo)氧化-結(jié)晶反應(yīng)和熱處理工藝，具體是：以水為溶劑，金屬的硝酸鹽為原料和氧化劑，糖為結(jié)構(gòu)指示劑和還原劑，引導(dǎo)氧化和結(jié)晶濃縮反應(yīng)，糖與金屬硝酸鹽的物質(zhì)的量之比為0.5－6，然后在常壓、50－95?℃下經(jīng)攪拌氧化反應(yīng)得到黃綠色沉淀物，再進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮，最后洗滌、過濾得到黃綠色的納微多面體狀前驅(qū)物，隨后將該前驅(qū)物在300－900?℃、時(shí)間0.5－5?h進(jìn)行熱處理，得到所述海綿狀多孔復(fù)合氧化物納微多面體。

所述的硝酸鹽可以采用硝酸鐵。

所述的硝酸鹽可以采用硝酸鐵與硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸錳、硝酸鋅、硝酸鋇的一種或者多種的混合物。

所述的糖可以采用葡萄糖、麥芽糖、蔗糖中的一種或多種的混合物。

所述的熱處理可以采用空氣、氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N。

所制備的海綿狀多孔復(fù)合氧化物納微多面體，可以是由鐵，或鐵與鈷、鎳、錳、鋅、鋇中的一種或幾種金屬元素組成的復(fù)合氧化物。

所制備的海綿狀多孔復(fù)合氧化物納微多面體，其由多個(gè)納米粒子或棒組裝而成比表面積、尺寸、形貌可調(diào)的物質(zhì)。

所述的海綿狀多孔復(fù)合氧化物納微多面體，其邊長在0.5－5?μm，長徑比1－5，比表面積2.83－135.5?m²/g和分級介孔模式，晶粒尺寸為5－80?nm。

本發(fā)明制備的海膽狀羥基氧化鐵與海膽狀氧化鐵納米材料，其在制備催化劑材料中的應(yīng)用。海膽狀氧化鐵納米材料在制備鋰電極材料中的應(yīng)用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)：

其一、操作簡單，對設(shè)備的要求不高，易于工業(yè)應(yīng)用推廣；

其二、制備流程新穎，形成機(jī)理獨(dú)特；

其三、成本低，效率高；

其四、采用本方法合成的復(fù)合氧化物具有分級模式介孔，組成、比表面積和晶粒尺寸可控性好，工藝簡單等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1、圖2和圖3-4是分別為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的XRD相結(jié)構(gòu)圖譜，EDX元素組成分析圖譜和在掃描電鏡下觀測到的形貌。

圖5和圖1是實(shí)施例2所得產(chǎn)物在掃描電鏡下觀測到的形貌和物相分析的XRD曲線圖。