改性介孔金属氧化物纳米颗粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性介孔金属氧化物纳米颗粒，所述改性介孔金属氧化物纳米颗粒由介孔金属氧化物和与所述介孔金属氧化物表面的O

Modified mesoporous metal oxide nanoparticles and their preparation methods and Applications

The invention provides a modified mesoporous metal oxide nanoparticle, which is composed of mesoporous metal oxide and O on the surface of the mesoporous metal oxide.

【技术实现步骤摘要】
改性介孔金属氧化物纳米颗粒及其制备方法和应用
本专利技术属于纳米金制备
，尤其涉及一种改性介孔金属氧化物纳米颗粒及其制备方法和应用。
技术介绍
纳米尺度的固态纳米材料具有独特的性质，包括吸附性、催化性、介孔性等。此外，一些纳米颗粒在不同的状态下(如固态、泥浆、微乳液)能够展现出一定的杀菌特性。目前，具有杀菌特性的纳米晶主要有两类：一类是金属纳米粒子如银粒子，由于其尺寸介于宏观物质和微观原子、宏观物质和微观分子之间，金属纳米粒子能够呈现出特别的效应，如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，这些特别的效应可以使得金属纳米粒子能够轻易的进入病原体内部。其中，纳米银粒子不仅尺寸小，体表面积比比较大，表面化学键的状态和电子态与纳米晶内部的不同，而且由于表面原子存在缺陷导致表面的活性增加，可以杀死细菌、真菌、支原体、衣原体等致病微生物，为用作抗菌剂提供了基本条件。此外，纳米银具有很强的穿透力，能充分接触并攻击病原体，从而发挥较强的生物效应，具有安全性高、抗菌范围广、持续杀菌时间长等优点，其对杆菌、球菌、丝菌的抗菌性远大于传统的银离子。另一类具有抗菌效果的纳米微粒是利用介孔金属氧化物如：MgO、CeO、Al2O3等制备得到的过滤介质，其可以有效地去除病毒。然而在利用介孔金属氧化物制备防热过滤介质，只能去除病毒而不能够杀死病毒，且其应用范围相对局限。目前，主要通过改变介孔氧化物的形貌、颗粒大小来改善对病毒的过滤效果。此外，金属氧化物纳米颗粒能够用于光电器件中作为电子阻挡层材料使用。然而，由于金属氧化物纳米颗粒如氧化锌纳米颗粒电荷迁移率随尺寸大小变化较小，而针对不同发光材料所需要的电荷传输层的电荷迁移率的大小不一样，因此，将金属氧化物纳米颗粒用作电子阻挡层材料时，对发光材料的选择存在一定的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性介孔金属氧化物纳米颗粒及其制备方法和应用，旨在解决改性前的介孔金属氧化物纳米颗粒性能不足，导致应用受限(如：只能过滤病毒、而不能有效杀灭病毒；电荷迁移率随尺寸大小变化较小，发光材料的选择受限)的问题。本专利技术是这样实现的，一种改性介孔金属氧化物纳米颗粒，所述改性介孔金属氧化物纳米颗粒由介孔金属氧化物和与所述介孔金属氧化物表面的O2-共价结合的卤素分子组成，且所述介孔金属氧化物与所述卤素分子的比例为100mg:(0.01-0.1)mol，所述介孔金属氧化物的介孔大小为1-10nm，所述介孔金属氧化物的比表面积为150-300m2/g。相应的，一种上述改性介孔金属氧化物纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：将高分子聚合物溶解在极性有机溶剂中，加入金属卤化物溶液，加入目标介孔金属氧化物的阳离子前驱体反应后，经离心、干燥、煅烧，制备得到介孔金属氧化物；将所述介孔金属氧化物置于流动的卤气环境中，得到改性介孔金属氧化物纳米颗粒。以及，一种改性介孔金属氧化物纳米颗粒的应用，具体的，将上述改性介孔金属氧化物纳米颗粒用作生物杀菌材料。一种改性介孔金属氧化物纳米颗粒的应用，具体的，将上述改性介孔金属氧化物纳米颗粒用作电学发光器件的电子传输层材料。本专利技术提供的改性介孔金属氧化物纳米颗粒，卤素分子与所述介孔金属氧化物表面的O2-的共价结合。一方面，提高了介孔金属氧化物的氧化性能，赋予所述改性介孔金属氧化物纳米颗粒良好的杀菌效果。另一方面，介孔金属氧化物吸附卤素分子后可以改变金属氧化物的电荷迁移率大小，将改性介孔金属氧化物纳米颗粒用作电学器件如LED的电子阻挡层时，改性后得到的介孔金属氧化物纳米颗粒之间可以通过电荷偶极效应快速传输，从而改变界面(传输层和功能层界面)之间的电荷传输性能。本专利技术提供的改性介孔金属氧化物纳米颗粒的制备方法，先通过金属卤化物溶液和金属阳离子前驱体经反应后高温煅烧制备介孔金属氧化物；然后通入卤气对网状结构的所述介孔金属氧化物进行表面钝化(网状结构的金属氧化物因其表面的活性边角位置具有较强的吸附能力，能够与氟、氯、溴、碘结合)，方法简单易控，且得到的改性介孔金属氧化物纳米颗粒，不仅具有良好的杀菌效果，而且能够用作光学器件如LED的电子阻挡层，提高界面(传输层和功能层界面)之间的电荷传输性能。上述改性介孔金属氧化物纳米颗粒用作生物杀菌材料时，不仅可以滤菌，而且可以有效灭菌。上述改性介孔金属氧化物纳米颗粒用作电学发光器件的电子传输层材料时，可以提高界面(传输层和功能层界面)之间的电荷传输性能。附图说明图1是本专利技术实施例提供的制备改性介孔金属氧化物纳米颗粒的示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种改性介孔金属氧化物纳米颗粒，所述改性介孔金属氧化物纳米颗粒由介孔金属氧化物和与所述介孔金属氧化物表面的O2-共价结合的卤素分子组成，所述介孔金属氧化物的介孔大小为1-10nm，所述介孔金属氧化物的比表面积为150-300m2/g。本专利技术实施例中，由于介孔金属氧化物表面存在缺陷如存在O2-，介孔金属氧化物表面存在不均匀力场，介孔金属氧化物表面原子具有一定的成键能力。当卤素气体分子碰撞到介孔金属氧化物表面上时，卤素分子与所述介孔金属氧化物表面的O2-共享电子云密度形成吸附化学键。具体的，本专利技术实施例中，所述介孔金属氧化物为具有网状结构的介孔金属氧化物，所述介孔金属氧化物的介孔大小为1-10nm，所述介孔金属氧化物的比表面积为150-300m2/g。较大的比表面积和较高的孔道结构赋予所述介孔金属氧化物很多具有较强吸附能力的活性边、角位置(O2-)，从而为卤素分子的结合提供了有效位点。本专利技术实施例中，所述介孔金属氧化物与所述卤素分子的比例为100mg:(0.01-0.1)mol，一方面，可以保证所述介孔金属氧化物表面的O2-能够充分有效与所述卤素分子结合；另一方面，由于卤素供体如卤素分子、卤间化合物具有较强氧化性，含量过多时，会与所述介孔金属氧化物表面的其他基团反应，从而影响所述改性介孔金属氧化物纳米颗粒的性能。所述介孔金属氧化物与所述卤素分子的比例为100mg:(0.01-0.1)mol，本专利技术实施例通过严格控制介孔金属氧化物与卤素分子的比例对介孔金属氧化物改性处理，使得吸附有卤素的介孔金属氧化物纳米晶不仅具有杀菌效果，而且还可以制备成电学器件如LED的电荷阻挡层，提高传输层与功能层界面之间的电荷传输性能。本专利技术实施例中，所述介孔金属氧化物包括但不限于介孔氧化铝纳米颗粒、介孔二氧化钛纳米颗粒、介孔氧化铈纳米颗粒、介孔氧化镁纳米颗粒、介孔氧化钙纳米颗粒。本专利技术实施例中，所述卤素分子为卤素单质分子和/或卤间化合物分子，其中，所述卤素单质分子为Cl2、Br2、I2、F2中的至少一种，所述卤间化合物分子包括ICl、IBr、ICl3中的至少一种。优选的卤素分子包括具有较强地氧化能力，能够有效杀灭病菌；同时，优选的卤素分子吸附在孔金属氧化物表面后，可以有效改变金属氧化物的电荷迁移率。本专利技术实施例提供的改性介孔金属氧化物纳米颗粒，卤素分子与所述介孔金属氧化物表面的O2-共价结合。一方面，提高了介孔金属氧化物的氧化性能，赋予所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性介孔金属氧化物纳米颗粒，其特征在于，所述改性介孔金属氧化物纳米颗粒由介孔金属氧化物和与所述介孔金属氧化物表面的O2‑共价结合的卤素分子组成，所述介孔金属氧化物的介孔大小为1‑10nm，所述介孔金属氧化物的比表面积为150‑300m2/g。

【技术特征摘要】
1.一种改性介孔金属氧化物纳米颗粒，其特征在于，所述改性介孔金属氧化物纳米颗粒由介孔金属氧化物和与所述介孔金属氧化物表面的O2-共价结合的卤素分子组成，所述介孔金属氧化物的介孔大小为1-10nm，所述介孔金属氧化物的比表面积为150-300m2/g。2.如权利要求1所述的改性介孔金属氧化物纳米颗粒，其特征在于，所述介孔金属氧化物为介孔氧化铝纳米颗粒、介孔二氧化钛纳米颗粒、介孔氧化铈纳米颗粒、介孔氧化镁纳米颗粒、介孔氧化钙纳米颗粒。3.如权利要求1或2所述的改性介孔金属氧化物纳米颗粒，其特征在于，所述卤素分子为卤素单质分子和/或卤间化合物分子，其中，所述卤素单质分子为Cl2、Br2、I2、F2中的至少一种，所述卤间化合物分子包括ICl、IBr、ICl3中的至少一种，所述介孔金属氧化物与所述卤素分子的比例为100mg:(0.01-0.1)mol。4.一种如权利要求1-3任一项所述改性介孔金属氧化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将高分子聚合物溶解在极性有机溶剂中，加入金属卤化物溶液，加入目标介孔金属氧化物的阳离子前驱体反应后，经离心、干燥、煅烧，制备得到介孔金属氧化物；将所述介孔金属氧化物置于流动的卤气环境中，得到改性介孔金属氧化物纳米颗粒。5.如权利要求4所述的改性介孔金属氧化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于，反应时间为5-30小时，煅烧温度为300-800℃。6.如权利要求4所述的改性介孔金属氧化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述金属卤化物溶液为氯化钠溶液、溴化钠溶液、氟化钠溶液、碘化钠溶液、氯化钙溶液、溴化钙溶液、氟化钙溶液、碘化钙溶液中的至少一种；和/或所述金属卤化物溶液的浓度为0.05-0....

【专利技术属性】
技术研发人员：程陆玲，杨一行，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44