[發明專利]雙殼層非對稱半導體材料及其超組裝方法

在審

• 申請號: 202010123462.8
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111302393A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 孔彪;曾潔;謝磊;劉天億
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B82Y40/00;B82Y30/00;B01J21/06;B01J20/06;B01J20/30
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種雙殼層非對稱半導體材料的超組裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，在水熱環境下通過微乳液模板法制備非對稱的瓶狀開口碳聚合物框架；

步驟二，以所述瓶狀開口碳聚合物框架為模板，在其外表面和內表面生長均勻的非晶TiO₂層，得到三明治夾層結構的中間體；

步驟三，對所述中間體進行煅燒處理，從而去除所述瓶狀開口碳聚合物框架，得到雙殼層非對稱半導體材料，

其中，步驟一包括：

將模板劑溶解在水中，形成均一的微乳液體系，再加入碳源充分混合攪拌，再將得到的混合溶液置于反應釜中，在140℃-200℃條件下反應8h-24h，得到所述瓶狀開口碳聚合物框架，

步驟二包括：

將所述瓶狀開口碳聚合物框架分散于乙醇中，再加入氨水和鈦酸四丁酯，再將上述混合物置于25℃-80℃油浴鍋中反應12h-30h，得到所述中間體。

2.根據權利要求1所述的雙殼層非對稱半導體材料的超組裝方法，其特征在于：

其中，步驟一中，所述模板劑由三嵌段共聚物PEO₂₀-PPO₇₀-PEO₂₀和鈉鹽自組裝而成，所述三嵌段共聚物PEO₂₀-PPO₇₀-PEO₂₀和所述鈉鹽的摩爾比為1：(2-32)，

所述鈉鹽為油酸鈉、硬脂酸鈉、月桂酸納中的任意一種。

3.根據權利要求1所述的雙殼層非對稱半導體材料的超組裝方法，其特征在于：

其中，步驟一中，所述碳源為核糖、阿拉伯糖、酚醛樹脂中至少一種。

4.根據權利要求1所述的雙殼層非對稱半導體材料的超組裝方法，其特征在于：

其中，步驟一中，所述模板劑與水的摩爾質量比為0.1275mmol：(40mL-100mL)，所述碳源與所述微乳液體系的質量體積比為(1g-1.1g)：(40mL-100mL)。

5.根據權利要求1所述的雙殼層非對稱半導體材料的超組裝方法，其特征在于：

其中，步驟二中，所述瓶狀開口碳聚合物框架與所述乙醇的質量體積比為(10mg-100mg)：100mL，

所述乙醇與所述氨水的體積比為1000：3，所述氨水的濃度為28wt％，

所述氨水和所述鈦酸四丁酯的體積比為1:(4-12)。

6.根據權利要求1所述的雙殼層非對稱半導體材料的超組裝方法，其特征在于：

其中，步驟三包括：將所述中間體置于管式爐中，在空氣氛圍中，以1℃/min-10℃/min的升溫速率從室溫升至450℃-600℃進行煅燒處理，從而得到所述雙殼層非對稱半導體材料。

7.一種雙殼層非對稱半導體材料，其特征在于：根據權利要求1-6中任意一項所述的雙殼層非對稱半導體材料的超組裝方法制備而成。

8.根據權利要求7所述的雙殼層非對稱半導體材料，其特征在于：

其中，所述雙殼層非對稱半導體材料為雙殼層連續的瓶狀結構，具有瓶壁和瓶頸，

所述瓶壁為銳鈦礦型，厚度為20nm-120nm，

所述瓶頸的長度為100nm-500nm，

所述雙殼層非對稱半導體材料的尺寸為400nm-1μm。

9.根據權利要求7所述的雙殼層非對稱半導體材料，其特征在于：

其中，所述雙殼層非對稱半導體材料的比表面積為20m²/g-65m²/g，孔徑為2nm-30nm。