[發明專利]一種SiO2/ZrO2/Al2O3復合納米空心球的制備方法

有效

• 申請號: 201310548419.6
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103570027A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 彭壽;王蕓;楊揚;彭程
• 申請（專利權）人: 蚌埠玻璃工業設計研究院;中國建材國際工程集團有限公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C01G25/02;C01F7/02;B82Y30/00
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 倪波

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種SiO₂/ZrO₂/Al₂O₃復合納米空心球材料的制備方法。

背景技術

納米級空心微球由于其密度小、比表面積大、熱穩定性和表面滲透性好以及卓越的量子尺寸效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等性能受到越來越多的關注和研究。同時，納米級空心微球在高溫下具有高強、高韌、高穩定性等性能在電子封裝材料、高分子復合材料、陶瓷材料、橡膠、塑料、涂料、油漆、密封膠等領域具有潛在應用。

目前，制備納米級空心微球材料的主要方法有：（1）去除模板法：其通過控制前驅體在核膜板表面的沉淀或反應，形成表面包覆的核/殼結構，最后加熱或化學反應去除核膜板，形成納米/微米尺度的空心微球。《高分子材料科學與工程》（2010年，第一期，第137-139頁）南京大學吳石山課題組利用聚（苯乙烯-共4-乙烯基吡啶）粒子模板成功合成出納米尺度的空心SiO₂微球。（2）微乳液法：利用目標產物的前驅體在液滴表面水解生成相應的氫氧化物或含水氧化物，經過縮聚反應形成穩定的膠體粒子包覆在乳液液滴表面，形成乳液/凝膠的核殼結構，通過加入水和丙酮及其他有機溶劑，分離產物和微乳液，煅燒去除表面活性劑和有機溶劑能到具有介孔孔道的納米級空心球。美國《朗繆爾》（Langmuir,?2000年，第16卷，第8285-8290頁）Mckelvey小組采用此法合成出直徑120nm，殼厚10nm的聚合物空心球。（3）噴霧反應法：用水、乙醇或其他溶劑將目標前驅體配成溶液，通過噴霧裝置將溶液霧化，霧化液經過噴嘴形成液滴進入反應器中，液滴表面的溶劑迅速蒸發，溶質發生熱分解或燃燒等化學反應，沉淀形成空心球結構。美國《先進材料》（Advanced??materials,2001年，第13卷，第1620-1624頁）Tartaj小組用該法制備了直徑在50-250nm的SiO₂/Fe₂O₃復合空心球，美國《化學材料》（Chemistry?materials,?1998年，第10卷，第3780-3782頁）Sasaki等人采用同樣的方法成功合成出50nm的TiO₂空心球。

經廣泛檢索，SiO₂/ZrO₂/Al₂O₃復合納米空心球尚未有公開發表和相關報道。復合型中空微球材料不僅具有單一空心微球的各種特性外，還具有復合及協同功能，《現代化工》（2009年，第29卷，第6期，第37-41頁）白波課題組采用酵母菌生物模板合成出Ti-W-Si復合空心微球，由于該方法制備成本高，產品成球率低，殼層包裹不完全導致三元體系下納米級復合中空微球鮮有報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微球尺寸和粒徑分布均勻，分散性好且強度高的SiO₂/ZrO₂/Al₂O₃復合納米空心球制備方法，空心球的密度≤0.2g/cm³，抗壓強度≥500MPa，粒徑大小為100~500nm，該方法工藝流程簡單，制備周期短，能耗少，成本低，有利于工業化生產及大規模應用。