一种制备金属氧化物空心纳米球的方法技术

本发明专利技术涉及制备金属氧化物空心球的方法，该方法以二氧化硅球为模板，结合正负电荷层层自组装及后续热处理获得金属氧化物空心球。本发明专利技术的有益效果在于：１）该方法利用正负电荷层层自组装的普遍性原理，从而可以制备多种金属氧化物的空心球；２）该方法以二氧化硅球为模板，因此具有大小厚度可控，产量大，及模板易去除等优点。

Method for preparing metal oxide hollow nanospheres

The invention relates to a method for preparing a metal oxide hollow ball, which uses a silica ball as a template, combines positive and negative charges, layer by layer self assembly and subsequent heat treatment to obtain a hollow sphere of metal oxide. The invention has the advantages that: 1) the method of using the general principle of positive and negative charge layer by layer self-assembly, which can prepare various metal oxide hollow spheres; 2) the method using silica spheres as templates, thus having a size controllable thickness, high yield, and easy to remove template etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备氧化物空心纳米球的方法。
技术介绍
金属氧化物块体材料被广泛的应用于锂电池、气敏传感器、紫外探测器等光 电子领域。近来由于纳米技术的发展，发现了许多不同于金属氧化物块体的性 质。如由纳米尺寸效应引起的禁带宽度的可调性，室温下激光的发现，及气敏 和锂电池性能的提高等。在现有的纳米结构中，空心纳米或者微米球由于其高 的比表面积、不易团聚及锂离子在其中的易穿透性，被认为是一类具有极大潜 力的锂离子电池材料。目前一般采用无模板法或者软模板法制备金属氧化物空 心球，但是由于上述方法存在可控制性和重复性差，形貌不均匀等缺点，限制 了金属氧化物空心球在锂离子电池中的应用。
技术实现思路
针对现有制备方法存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种新的制备金属氧 化物空心球的方法。本专利技术的制备金属氧化物空心球的方法，包括如下步骤1) 按二氧化硅球与氯化钠的摩尔比为0.1 10: 1，将二氧化硅球加入到氯 化钠水溶液中，超声分散，然后加入浓度为0.02 4摩尔/升带正电的聚丙烯胺 氢氯化物溶液，搅拌，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在二氧化硅球的表面，去离子 水清洗；2) 将步骤1)得到的产物加入到浓度为0.02 4摩尔/升带负电的聚苯乙烯 磺酸钠溶液中，搅拌，使聚苯乙烯磺酸钠包覆在步骤l)产物的表面，去离子水 清洗；3) 将步骤2)得到的产物加入到浓度为0.02 4摩尔/升带正电的聚丙烯胺 氢氯化物溶液中，搅拌，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在步骤2)产物的表面，去离 子水清洗；4) 将步骤3)得到的产物重新分散在去离子水中，加入金属氯化物，步骤 3)得到的产物与金属氯化物的摩尔比为0.1 10: 1;5) 在上述溶液中滴加浓度为0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，硼氢化钠与金 属氯化物的摩尔比为1 10: 1，离心，干燥，在400 600。C氧气氛中热处理至 少1小时，接着在摩尔浓度1%的氢氟酸溶液中浸至少0.5小时，去除模板，得金属氧化物空心纳米球。本专利技术中，所说的金属氯化物可以是氯化铟、氯化锡、、氯化镍或氯化锰。 本专利技术以二氧化硅球为模板，结合正负电荷层层自组装及后续热处理的方法制备金属氧化物空心球。本专利技术的有益效果在于1)该方法利用正负电荷层层自组的普遍性原理，从而可以制备多种金属氧化物的空心球；2)该方法以二氧化硅球为模板，因此具有大小厚度可控产量大，及模板易去除等优点。附图说明图1氧化锡空心纳米球的扫描电镜照片；图2氧化锡空心纳米球的透射电镜照片；图3氧化铟空心纳米球的扫描电镜照片；图4氧化铟空心纳米球的透射电镜照片；图5氧化镍空心纳米球的透射电镜照片。 具体实施例方式以下结合实施例进一步说明本专利技术。 实施例1:1) 将60毫克二氧化硅球加入到50毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并超 声1小时，然后加入20毫升0.02摩尔/升的带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液， 并搅拌0.5小时，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在二氧化硅球的表面，用去离子水离 心清洗；2) 加入20毫升0.04摩尔/升的带负电的聚苯乙烯磺酸钠溶液，并搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；3) 加入20毫升0.02摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，并搅拌0.5小时， 用去离子水离心清洗；4) 将步骤3)得到的产物重新分散在100毫升去离子水中，加入0.5亳摩 尔氯化锡；5) 在上述溶液中滴加20毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，然后离心干 燥，在50(TC氧气下热处理3小时，接着在摩尔浓度1%的氢氟酸溶液中浸1小 时，去除模板，得到二氧化锡空心纳米球。图1和图2分别是二氧化锡空心球的扫描电镜照片和透射电镜照片。空心 球直径为250nm、厚度为5nm。 实施例2:1) 将60毫克二氧化硅球加入到20毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并超 声1小时，然后加入20毫升4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，并搅拌0.5小 时，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在二氧化硅球的表面，用去离子水离心清洗；2) 加入20毫升0.02摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，并搅拌0.5小时，用 去离子水离心清洗；3) 加入20毫升0.4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，并搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；4) 将歩骤3)得到的产物重新分散在IOO毫升去离子水中，加入5毫摩尔 氯化锡；(5)在上述溶液中滴加50亳升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，然后离心 干燥，在50(TC氧气下热处理5小时，接着在摩尔浓度1%的氢氟酸溶液中浸1 小时，其结果和例1相似。 实施例3:1) 将120毫克二氧化硅球加入到200毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并 超声1小时，然后加入20亳升0.08摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，并搅拌 0.5小时，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在二氧化硅球的表面，用去离子水离心清洗；2) 加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，并搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；3) 加入20毫升0.08摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，并搅拌0.5小时， 用去离子水离心清洗；4) 将步骤3)得到的产物重新分散在100毫升去离子水中，加入1毫摩尔 氯化铟；5) 在上述溶液中滴加500毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，然后离心干 燥，在60(TC氧气下热处理3小时，接着在摩尔浓度1%的氢氟酸溶液中浸1小 时，得到氧化铟空心纳米球。图3和图4分别是氧化铟空心球的扫描电镜照片和透射电镜照片。空心球 直径为250、厚度为5nm。 实施例4:1) 将60毫克二氧化硅球加入到20毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并超 声1小时，然后加入20毫升4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，并搅拌0.5小 时，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在二氧化硅球的表面，用去离子水离心清洗；2) 加入20毫升0.02摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，并搅拌0.5小时，用去离子水离心清洗；3) 加入20毫升0.4摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，并搅拌0.5小时，用 去离子水离心清洗；4) 将步骤3)得到的产物重新分散在IOO毫升去离子水中，加入1毫摩尔 氯化铟；5) 在上述溶液中滴加50毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，然后离心干 燥，在40(TC氧气下热处理5小时，接着在摩尔浓度1%的氢氟酸溶液中浸1小 时。其结果和例3相似。实施例5:1) 将240亳克二氧化硅球加入到100毫升0.5摩尔/升氯化钠水溶液中，并 超声1小时，然后加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，并搅拌0.5 小时，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在二氧化硅球的表面，用去离子水离心清洗；2) 加入20毫升0.04摩尔/升的聚苯乙烯磺酸钠溶液，并搅拌0.5小时，用 去离子水离心清洗；3) 加入20毫升0.1摩尔/升的聚丙烯胺氢氯化物溶液，并搅拌0.5小时，用 去离子水离心清洗；4) 将步骤3)得到的产物重新分散在IOO毫升去离子水中，加入2毫摩尔 氯化镍；5) 在上述溶液中滴加200毫升0.1摩尔/升的硼氢化钠水溶液，然后离心干 燥，在60(TC氧气下热处理5小时；接着在摩尔浓度1%的氢氟酸溶液中浸10 小时，得到氧化镍空心纳米球。图5是氧化镍空心球的透射电镜照片。空心球直径为250nm、厚度为10nm。 实施例6:1) 将120毫克二氧化硅球加入到50毫升0.5摩尔/升氯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备金属氧化物空心纳米球的方法，其特征是包括以下步骤：１）按二氧化硅球与氯化钠的摩尔比为０．１～１０∶１，将二氧化硅球加入到氯化钠水溶液中，超声分散，然后加入浓度为０．０２～４摩尔／升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液，搅拌，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在二氧化硅球的表面，去离子水清洗；２）将步骤１）得到的产物加入到浓度为０．０２～４摩尔／升带负电的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，搅拌，使聚苯乙烯磺酸钠包覆在步骤１）产物的表面，去离子水清洗；３）将步骤２）得到的产物加入到浓度为０．０２～４摩尔／升带正电的聚丙烯胺氢氯化物溶液中，搅拌，使聚丙烯胺氢氯化物包覆在步骤２）产物的表面，去离子水清洗；４）将步骤３）得到的产物重新分散在去离子水中，加入金属氯化物，步骤３）得到的产物与金属氯化物的摩尔比为０．１～１０∶１；５）在上述溶液中滴加浓度为０．１摩尔／升的硼氢化钠水溶液，硼氢化钠与金属氯化物的摩尔比为１～１０∶１，离心，干燥，在４００～６００℃氧气氛中热处理至少１小时，接着在摩尔浓度１％的氢氟酸溶液中浸至少０．５小时，去除模板，得金属氧化物空心纳米球。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德仁，杜宁，张辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]