[發(fā)明專利]一種以α-半水石膏為模板導(dǎo)向的中空氧化鋅微球的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111994944B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 官寶紅;吳璐超
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;B01J23/06;B01J37/03
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明公開了一種以α?半水石膏為模板導(dǎo)向的中空氧化鋅微球的制備方法，利用兩步化學沉淀法，氧化鋅納米粒子在α?半水石膏表面快速成核，形成α?半水石膏@氧化鋅種子層；控制氫氧根自由離子的濃度，使氧化鋅在α?半水石膏@氧化鋅種子層表面緩慢生長，得到殼層致密的α?半水石膏@氧化鋅核殼結(jié)構(gòu)；用水洗去除α?半水石膏，得到尺寸均一的亞微米級中空氧化鋅微球。該方法得到的中空氧化鋅微球的單分散性好，壁厚可控，穩(wěn)定性強；反應(yīng)條件溫和、可操作性強；反應(yīng)所涉及的溶劑和模板劑易于清洗，克服了傳統(tǒng)模板法去除過程中使用酸、堿、有機溶劑溶解或高溫煅燒的問題，減少環(huán)境污染及能耗，所得中空氧化鋅微球比表面積高，光催化活性優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料制備領(lǐng)域及水污染控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于光催化降解技術(shù)的中空氧化鋅微球的制備方法。

背景技術(shù)

中空結(jié)構(gòu)微球具有體積小、密度低、比表面積大、滲透性好、可以容納客體分子等優(yōu)點。中空氧化鋅微球除了上述性質(zhì)外，還表現(xiàn)出材料本身優(yōu)異的光電性能、良好的生物相容性，因而被廣泛用于藥物控釋、光催化、水處理、氣體傳感器等領(lǐng)域。

中空氧化鋅微球在光催化領(lǐng)域取得了重大進展。相比于實心的氧化鋅顆粒，中空氧化鋅微球表現(xiàn)出更強的光催化活性，能夠更高效地催化降解水體中的有機污染物。為使獲得的中空氧化鋅微球具有均一的壁厚和單分散性，通常采用模板法制備。

此類文獻有《應(yīng)用材料與界面》雜志上發(fā)表的文章“水熱刻蝕二氧化硅法制備介孔中空二氧化鈦光催化劑”(“Mesoporous Hollow Sphere Titanium DioxidePhotocatalysts through Hydrothermal Silica Etching”，Leshuk等，ACS AppliedMaterialsInterfaces，2012，4(11)，6062-6070.)等。然而，傳統(tǒng)模板法有一些難以避免的缺點。文獻如《美國化學會志》上發(fā)表的“水溶性硫酸鈉納米線作為制備聚電解質(zhì)納米管和金屬納米管的通用模板”(“Water-dissolvable sodium sulfate nanowires as aversatile template for the fabrication of polyelectrolyte-and metal-basednanotubes”，Pu等，J.Am.Chem.Soc.2006，128(35)，11606-11611.)和《化學通訊》上發(fā)表的“作為納米管通用模板的水溶性納米線的大規(guī)模合成”(“Large-scale synthesis ofwater-soluble nanowires as versatile templates for nanotubes”，Du等，Chem.Commun.2010，47(3)，1006-1008.)指出，現(xiàn)有的模板需要通過高溫煅燒分解或酸堿、有機溶劑溶解去除，存在能耗高，污染大等缺點，不利于工業(yè)化應(yīng)用。

我國的石膏資源豐富，但是天然石膏通常作為礦產(chǎn)品和初級制造品被利用，工業(yè)副產(chǎn)石膏的資源化水平不高且處于價值鏈低端，因此亟待開發(fā)高附加值利用的技術(shù)、開辟新的應(yīng)用方向。石膏按照相態(tài)可分為三種，即二水石膏(二水硫酸鈣)、半水石膏(半水硫酸鈣)和無水石膏(無水硫酸鈣)，其中半水石膏分為α型和β型。α-半水石膏由二水石膏制備而來，形貌多樣且易于調(diào)控，如Guan等人在常壓鹽溶液中將脫硫石膏(主要成分為二水石膏)轉(zhuǎn)化為α-半水石膏(“Pilot scale preparation of α-calcium sulfate hemihydratefrom FGD gypsum in Ca-K-Mg aqueous solution under atmospheric pressure”，Guan等，F(xiàn)uel，2012，98，48-54.)。然而，迄今為止未見α-半水石膏作為模板的研究，未見將α-半水石膏用于制備中空氧化鋅微球的模板的報道。

發(fā)明內(nèi)容