[發明專利]一種大孔徑納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310135715.3
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN104107689A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 張瑞豐;李雪飛;江峰;梁云霄;肖通虎;龍能兵
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J32/00
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

1.一種大孔徑納米復合材料，其特征在于：該大孔徑納米復合材料是由大孔徑的三維SiO₂超薄膜基體和分布在三維SiO₂超薄膜基體的三維孔道中的氧化鋅納米線組成的，其中氧化鋅納米線含量為大孔徑納米復合材料的30～50Wt%。

2.根據權利要求1所述的大孔徑納米復合材料，其特征在于所述三維SiO₂超薄膜基體的厚度為20～50nm，孔隙率為80%～95%，比表面積為100～140m²·g^-1，所述氧化鋅納米線的直徑為10～20nm，長度為0.5～5μm，所述大孔徑納米復合材料的比表面積為120～170m²·g^-1。

3.根據權利要求1或2所述的大孔徑納米復合材料，其特征在于所述氧化鋅納米線為直線型或者彎曲型。

4.一種大孔徑納米復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1）三維骨架聚合物模板的制備：將質量比為1：4～1：2的環氧樹脂和聚乙二醇混合并且加熱到50～70℃，攪拌5～15分鐘成透明溶液后，迅速加入與環氧樹脂質量比為1：2～1：10的多胺液體，攪拌均勻后倒入聚四氟乙烯模具中定型，保持定型溫度在50～70℃中1～2小時后形成白色的固狀聚合物共混物，用純水浸泡10～20小時后完全除去聚乙二醇相，留下三維骨架結構的環氧樹脂，在室溫下自然干燥1～5天；

2）三維SiO₂超薄膜基體的制備：將步驟1）制得的三維骨架結構的環氧樹脂在正硅酸四乙酯中浸泡1～5小時，在氨水氣氛中在25～35℃中暴露10～20小時后形成SiO₂/環氧樹脂復合物，干燥1～5小時以除去生成的乙醇和吸附的氨水，在馬弗爐中以10～20℃/min的升溫速率升至600～900℃，保持10～60分鐘即可得到三維SiO₂超薄膜基體；

3）氧化鋅晶種的引入：將質量比為1：2～1：6的Zn(Ac)₂·2H₂O和聚乙二醇溶解在水中配成溶液，將上述三維SiO₂超薄膜基體浸泡到溶液中放置1.5～2.5小時，取出后在80～120℃的烘箱中烘1～3小時，然后在將樣品放入馬弗爐中在2.5～3.5小時內逐漸從200℃均勻升到650℃，即可將氧化鋅晶種均勻引入；

4）氧化鋅納米線的生長：將Zn(NO₃)₂·6H₂O與過量的濃氨水反應，配成濃度為0.9～1.1mol/L的澄清的鋅氨配合物水溶液，將上述引入晶種的二氧化硅大孔材料浸泡到溶液中放置1.5～2.5小時，然后將固體樣品放入到密封的反應容器中，反應容器預先放置一些浸泡過硫酸溶液的硅膠，固體樣品與硅膠隔離，設置溫度為80～90℃，保溫時間為10～14小時，通過氣相擴散使氨氣逐漸被硅膠上的硫酸吸收，大孔材料中的配合物重新轉化成氫氧化鋅，并均勻沉積在孔壁上，將反應容器的溫度升高到95～105℃，繼續保溫20～28小時，即在晶種上生長出氧化鋅納米線。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于所述環己烷與正硅酸四乙酯的質量比為1：3～3：1。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于所述Zn(Ac)₂·2H₂O與聚乙二醇的質量比為1：3～1：6。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量為600、1000或2000中的一種或兩種。

8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述三維SiO₂超薄膜基體的厚度為20～50nm，孔隙率為80%～95%，比表面積為100～140m²·g^-1。

9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述氧化鋅納米線的直徑為10～20nm，長度為500～1000nm，所述大孔徑納米復合材料的比表面積為120～170m²·g^-1。