空心结构微/纳米材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种空心结构微/纳米材料的制备方法，包括：A)将盐的水溶液与不良溶剂混合，得到盐悬浊液；B)将所述盐悬浊液与外壳层生长原料、催化剂混合，得到生长溶液；C)将所述生长溶液静置生长、离心、洗涤得到空心结构微/纳米材料。本发明专利技术首先制备盐悬浊液，而后外壳层生长原料在催化剂的作用下，利用水溶性盐在不良溶剂中析出作为模板生长特定结构的材料，而后洗涤得到空心材料。本发明专利技术原料廉价、无污染，制备方法简单，能耗低，成本低，转化率高。

Preparation of hollow structure micro / nano materials

The invention provides a preparation method of hollow structure micro/nano material, including: A) mixing the aqueous solution of salt with a bad solvent to obtain a salt suspension; B) mixing the salt suspension with shell growth raw materials and catalysts to obtain a growth solution; C) statically growing, centrifuging and washing the growth solution to obtain a hollow. Structural micro / nano materials. The salt suspension is prepared firstly, and then the shell growth material is precipitated by water-soluble salt in a bad solvent as a template to grow a specific structure under the action of catalyst, and then the hollow material is obtained by washing. The invention has the advantages of low cost, no pollution, simple preparation method, low energy consumption, low cost and high conversion rate.

【技术实现步骤摘要】
空心结构微/纳米材料的制备方法
本专利技术涉及材料
，尤其是涉及一种空心结构微/纳米材料的制备方法。
技术介绍
空心纳米材料因其具有独特的中空结构，相对于同种实心材料具有更大的比表面积和更低的密度，因此被广泛应用于纳米反应器、催化、吸附、生物医学和储能等诸多领域。过去二十年中，空心纳米结构的合成方法得到长足的发展，大体可以划分为三类方法：硬模板法、软模板法及自模板法。这些方法虽有着各自的优势，但从制备成本、绿色化学和扩大工业生产的角度，这些方法不尽人意。具体的说，(1)硬模板法：是目前比较简单获得空心结构的方法，主要分为三个步骤，合成模板，在模板表面进行包覆和选择性刻蚀去除模板(FrankCaruso,RachelA.CarusoandHelmuthNanoengineeringofInorganicandHybridHollowSpheresbyColloidalTemplating,Science,1998,282,1111-1114)。该方法劣势在于制备以及去除模板需要额外的步骤，而且去除模板时，需要用到有毒有机溶剂、强酸强碱或是需要高温煅烧。因此，硬模板法的实际应用一直受到成本和环境等问题的限制。(2)软模板法：利用微乳液或胶束为模板制备空心结构，其问题在于需要使用大量的表面活性剂来稳定具有热力学不稳定性的乳状液滴或用于形成胶束(WugangFanandLianGao,Synthesissilicahollowspheresassistedbyultrasound,JournalofColloidandInterfaceScience,2006,297,157-160)。这些表面活性剂的生产和使用过程中会产生许多危险废物。(3)自模板法：例如固体二氧化硅颗粒通过自模板转换为空心纳米结构时(QiaoZhang,TieruiZhang,JianpingGe,andYadongYin,PermeableSilicaShellthroughSurface-ProtectedEtching,NanoLetters,2008,8,2867-2871)，通常需要强腐蚀剂和表面活性剂如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与氢氧化钠，这会对环境造成重大污染。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种空心结构微/纳米材料的制备方法，本专利技术的制备方法简单，环保无污染。本专利技术提供了一种空心结构微/纳米材料的制备方法，包括：A)将盐的水溶液与不良溶剂混合，得到盐悬浊液；B)将所述盐悬浊液与外壳层生长原料、催化剂混合，得到生长溶液；C)将所述生长溶液静置生长、离心、洗涤得到空心结构微/纳米材料。优选的，步骤A)所述盐选自柠檬酸钠、硫酸钠、硝酸钠、草酸钠、EDTA-2Na和氯化钠中的一种或几种；所述不良溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇和DMF中的一种或几种。优选的，步骤A)所述柠檬酸钠溶液浓度为0.1～0.4mol/L；所述硫酸钠溶液浓度为0.1～0.4mol/L；所述硝酸钠溶液浓度为0.1～0.4mol/L；所述草酸钠溶液浓度为0.1～0.4mol/L；所述EDTA-2Na浓度为0.1～0.4mol/L；所述氯化钠溶液浓度为4～5mol/L。优选的，步骤A)所述不良溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇和DMF中的一种或几种。优选的，步骤B)所述外壳层生长原料包括正硅酸四乙酯、钛酸四丁酯、锆酸四丁酯、多巴胺、间苯二酚、甲醛和吡咯的一种或几种。优选的，所述催化剂为氨水；所述氨水的浓度为28％。优选的，所述盐的水溶液中的水、不良溶剂与催化剂的体积比为(0.8～1.2):(25～35):(0.3～0.5)。优选的，所述盐的水溶液与外壳层生长原料的体积比为(0.8～1.2):(0.05～0.3)。优选的，步骤C)所述静置生长的温度为10～90℃；所述静置生长的时间为1～10h。优选的，步骤C)所述离心转速为6000～8000r/min。优选的，步骤C)所述洗涤为水洗；所述洗涤的次数为1～3次。与现有技术相比，本专利技术提供了一种空心结构微/纳米材料的制备方法，包括：A)将盐的水溶液与不良溶剂混合，得到盐悬浊液；B)将所述盐悬浊液与外壳层生长原料、催化剂混合，得到生长溶液；C)将所述生长溶液静置生长、离心、洗涤得到空心结构微/纳米材料。本专利技术首先制备盐悬浊液，而后外壳层生长原料在催化剂的作用下，利用水溶性盐在不良溶剂中析出作为模板生长特定结构的材料，而后洗涤得到空心材料。本专利技术原料廉价、无污染，制备方法简单，能耗低，成本低，转化率高。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的二氧化硅空心球；图2为本专利技术实施例3制备的二氧化硅长方体；图3为本专利技术实施例4制备的二氧化硅空心球。具体实施方式本专利技术提供了一种空心结构微/纳米材料的制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。本专利技术提供了一种空心结构微/纳米材料的制备方法，包括：A)将盐的水溶液与不良溶剂混合，得到盐悬浊液；B)将所述盐悬浊液与外壳层生长原料、催化剂混合，得到生长溶液；C)将所述生长溶液静置生长、离心、洗涤得到空心结构微/纳米材料。本专利技术提供的空心结构微/纳米材料的制备方法首先将盐溶于水，得到盐的水溶液。在本专利技术中，所述盐优选选自柠檬酸钠、硫酸钠、硝酸钠、草酸钠、EDTA-2Na和氯化钠中的一种或几种。其中，所述柠檬酸钠溶液浓度优选为0.1～0.4mol/L；所述硫酸钠溶液浓度为0.1～0.4mol/L；所述硝酸钠溶液浓度优选为0.1～0.4mol/L；所述草酸钠溶液浓度优选为0.1～0.4mol/L；所述EDTA-2Na浓度优选为0.1～0.4mol/L；所述氯化钠溶液浓度优选为4～5mol/L。得到盐的水溶液后，将盐的水溶液与不良溶剂混合，得到盐悬浊液。本专利技术对于所述混合方式不进行限定，搅拌混合即可。其中，所述不良溶剂优选选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇和DMF中的一种或几种。所述盐的水溶液中的水、不良溶剂的体积比优选为(0.8～1.2):(25～35)。本专利技术将盐的水溶液溶解在不良溶剂中得到悬浮液，悬浮的盐颗粒才能作为模板制备空心结构纳米材料。将所述盐悬浊液与外壳层生长原料、催化剂混合，得到生长溶液。本专利技术所述催化剂优选为氨水；所述氨水的浓度优选为28％。所述外壳层生长原料包括正硅酸四乙酯、钛酸四丁酯、锆酸四丁酯、多巴胺、间苯二酚、甲醛和吡咯的一种或几种。也就是说，根据合成不同的空心结构的材料选择不同的模板，具体的，合成SiO2的原料选正硅酸四乙酯，TiO2的原料选钛酸四丁酯，合成ZrO2的原料为锆酸四丁酯，合成聚多巴胺的原料为多巴胺，合成聚酚醛树脂的原料为间苯二酚和甲醛，合成聚吡咯的原料为吡咯。在本专利技术中，所述盐的水溶液中的水、不良溶剂与催化剂的体积比为(0.8～1.2):(25～35):(0.3～0.5)。所述盐的水溶液与外壳层生长原料的体积比优选为(0.8～1.2):(0.05～0.3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空心结构微/纳米材料的制备方法，包括：A)将盐的水溶液与不良溶剂混合，得到盐悬浊液；B)将所述盐悬浊液与外壳层生长原料、催化剂混合，得到生长溶液；C)将所述生长溶液静置生长、离心、洗涤得到空心结构微/纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种空心结构微/纳米材料的制备方法，包括：A)将盐的水溶液与不良溶剂混合，得到盐悬浊液；B)将所述盐悬浊液与外壳层生长原料、催化剂混合，得到生长溶液；C)将所述生长溶液静置生长、离心、洗涤得到空心结构微/纳米材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述盐选自柠檬酸钠、硫酸钠、硝酸钠、草酸钠、EDTA-2Na和氯化钠中的一种或几种；所述不良溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇和DMF中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述柠檬酸钠溶液浓度为0.1～0.4mol/L；所述硫酸钠溶液浓度为0.1～0.4mol/L；所述硝酸钠溶液浓度为0.1～0.4mol/L；所述草酸钠溶液浓度为0.1～0.4mol/L；所述EDTA-2Na浓度为0.1～0.4mol/L；所述氯化钠溶液浓度为4～5mol/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：何乐，李超然，姚洁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32