[發明專利]一種金屬氧化物/Cu2O/聚吡咯三層結構納米空心球及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201410754663.2
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104549526A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 朱麗萍;宋輝;李亞光;樓子瑞
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J31/34;B01J31/28;B01J37/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

1.一種金屬氧化物/Cu₂O/聚吡咯三層結構納米空心球，其特征在于該空心球的球殼從內向外依次為金屬氧化物多晶層、氧化亞銅多晶層和聚吡咯層，每層厚度均在10納米以下，金屬氧化物多晶層與氧化亞銅多晶層形成異質結，氧化亞銅多晶層與聚吡咯層形成異質結，金屬氧化物多晶層和氧化亞銅多晶層中晶粒尺寸均在10nm以下，空心球直徑為100～600納米。

2.根據權利要求1所述的金屬氧化物/Cu₂O/聚吡咯三層結構納米空心球，其特征在于所述的金屬氧化物選自Al、B、Bi、Ba、Ca、Co、Cr、Ce、Cu、La、Ni、Fe、Zn、Sn、Rh、W、Ta、Ti、V、Hf、Mn、In、Li、Ge、Se、Zr、Mg、Ga或Si的氧化物。

3.制備如權利要求1所述的金屬氧化物/Cu₂O/聚吡咯三層結構納米空心球的方法，其特征在于包括如下步驟：

1）配置吸附溶液：將氧化物金屬鹽溶于溶劑中，配置成金屬離子濃度為0.01～10M的氧化物金屬鹽溶液，所述的金屬鹽選自Al、B、Bi、Ba、Ca、Co、Cr、Ce、Cu、La、Ni、Fe、Zn、Sn、Rh、W、Ta、Ti、V、Hf、Mn、In、Li、Ge、Se、Zr、Mg、Ga或Si的醋酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽、硫酸鹽或酯鹽，所述的溶劑為去離子水、乙醇、甲酰胺或乙二醇；

2）吸附金屬離子：將表面具有羧基和羥基的球狀模板浸入步驟1）的吸附溶液中，使球狀模板含量為1g/L~100g/L，超聲使球狀模板充分分散，攪拌吸附2~48h后離心或抽濾，獲得吸附后的球狀模板，置于40～100℃，干燥2～48h；所述的球狀模板為碳球、PS球或SiO₂球；

3）去除模板：將步驟2）中干燥后的碳球或PS球在300～800℃下熱處理3～60h去除碳球模板或PS球模板獲得金屬氧化物空心球；或者將步驟2）中干燥后的SiO₂球在300～800℃下熱處理3～60h后，再在20～100℃下浸入濃度為1～20M的NaOH溶液中保持0.5～24h，去除SiO₂球模板獲得金屬氧化物空心球；

4）添加吸附劑：在每30mL濃度為0.1~0.5M的葡萄糖水溶液中加入20~50mg步驟3）的金屬氧化物空心球，超聲10~15min后置于水熱釜中，在160~180℃下反應3~4h，冷卻至室溫，離心、清洗并在40～100℃下，干燥2～48h，獲得表面具有吸附劑的金屬氧化物空心球；

5）吸附銅離子：配置銅離子濃度為0.01-10M的銅離子溶液，將步驟4）的表面具有吸附劑的金屬氧化物空心球放入銅離子溶液中，使其含量為1g/L~100g/L，超聲使其充分分散，攪拌吸附2~6h后離心或抽濾，獲得吸附后的樣品，將其在40～100℃下干燥2～48h；再將其在400～500℃下熱處理3～8h，獲得金屬氧化物/氧化銅核殼空心球；

6）還原氧化銅：在每30mL去離子水中加入20~50mg步驟6）的金屬氧化物/氧化銅核殼空心球及0.1~0.5mL吡咯，充分攪拌并置于水熱釜中，在120~130℃下反應30~40h，冷卻到室溫后，離心、清洗并在40～100℃下干燥2～48h，得到金屬氧化物/氧化亞銅/聚吡咯三層結構納米空心球。

4.一種如權利要求1所述的金屬氧化物/Cu₂O/聚吡咯三層結構納米空心球的用途，其特征在于該納米空心球在光催化、氣體催化、和氣敏傳感中的應用。