具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料及其制备方法技术

本申请涉及无机纳米材料合成领域，特别涉及一种具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料及其制备方法。本申请提供的制备方法包括以下步骤：将无机金属盐加入溶剂中溶解，得到无机金属盐前驱体溶液；将无机金属盐前驱体溶液滴加到介孔二氧化硅模板中，搅拌均匀，干燥，得到金属盐

【技术实现步骤摘要】
具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料及其制备方法


[0001]本申请涉及无机纳米材料合成领域，特别涉及一种具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]介孔金属氧化物具有比表面积高、孔径均一可调、孔容高和组成成分丰富等优点，因此，受到了研究者的广泛关注。目前制备介孔金属氧化物的方法主要包括软模板法和硬模板法。软模板法以表面活性剂作为结构导向剂合成介孔金属氧化物材料，然而利用软模板法制备的介孔金属氧化物存在金属无机盐前驱体易水解、无法很好地调控其与表面活性剂的相互作用以形成介观相、或者所形成的介观结构易在表面活性剂移除过程中导致结构坍塌等缺点，因此，软模板法难以获得高结晶性的介孔金属氧化物。硬模板法以介孔碳或介孔二氧化硅作为模板合成介孔金属氧化物材料，利用硬模板法尽管能够提高金属氧化物的结晶性，但所得的介孔金属氧化物的比表面积相对较低，孔体积相对较小，极大地限制了介孔金属氧化物在催化、光学、电学和能源转化等方面的应用。
[0003]因此，有必要提供一种利用硬模板法制备出高比表面积的介孔金属氧化物空心材料的方法。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料的制备方法，以解决相关技术中利用硬模板法制备的介孔金属氧化物比表面积相对较低、孔体积相对较小的问题。
[0005]第一方面，本申请提供了一种具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S101，配置无机金属盐前驱体溶液：将无机金属盐加入溶剂中溶解，得到均匀的无机金属盐前驱体溶液；
[0007]步骤S102，将无机金属盐前驱体溶液滴加到介孔二氧化硅模板中，搅拌均匀，干燥，得到金属盐
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二氧化硅复合物；
[0008]步骤S103，对金属盐
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二氧化硅复合物进行煅烧，然后加入氢氧化钠溶液以移除模板，之后离心、洗涤、干燥，即得到介孔金属氧化物空心材料。
[0009]一些实施例中，所述介孔二氧化硅模板选用SBA
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OH、MCF
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OH、KIT
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OH、SBA
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OH、FDU
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OH、SBA
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OH或P
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SBA
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OH中的任一种，介孔二氧化硅模板的水热温度为80℃～140℃。一些优选实施例中，介孔二氧化硅模板的水热温度为90℃～130℃。
[0010]一些实施例中，步骤S101中，无机金属盐选用硝酸铁、硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铬、磷钨酸或磷钼酸中的任一种或多种的混合。
[0011]一些实施例中，步骤S101中，溶剂选用水、乙醇、甲醇、乙二醇、丙三醇或四氢呋喃中的任一种或者多种的混合。一些优选实施例中，步骤S101中，溶剂选用任意比例混合的乙
醇、水和乙二醇的混合溶液。
[0012]一些实施例中，步骤S101中，溶剂选用盐酸、醋酸或硝酸中的任一种或多种的混合。
[0013]一些实施例中，无机金属盐选用硝酸铁时，制备硝酸铁前驱体溶液的过程为：按质量份计，称取1～5份硝酸铁加入1～2.5份乙醇中溶解，即得到硝酸铁前驱体溶液。
[0014]一些实施例中，无机金属盐选用硝酸钴时，制备硝酸钴前驱体溶液的过程为：按质量份计，称取1～3份硝酸钴加入1～2份乙醇水溶液中，乙醇水溶液中，乙醇和水的体积比为1:1。
[0015]一些实施例中，无机金属盐的体积占介孔二氧化硅模板孔体积的比例为1％～100％。一些优选实施例中，无机金属盐的体积占介孔二氧化硅模板孔体积的比例为25％～85％。
[0016]一些实施例中，步骤S102中，无机金属盐前驱体溶液的滴加次数为1～10次。一些优选实施例中，步骤S102中，无机金属盐前驱体溶液的滴加次数为2～3次。
[0017]一些实施例中，步骤S102中，单次搅拌时间为1分钟～20分钟。一些优选实施例中，单次搅拌时间为5分钟～10分钟。
[0018]一些实施例中，步骤S102中，干燥的过程为先在25℃～100℃的条件下静置1h～48h，之后在25℃～150℃的条件下静置1h～56h。一些优选实施例中，步骤S102中，干燥的过程为先在50℃～90℃的条件下静置12h～24h，之后在50℃～120℃的条件下静置12h～48h。
[0019]一些实施例中，步骤S103中，煅烧的氛围为静态空气、流动空气、氮气、氩气、氢气
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氩气的混合气体、氢气
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氮气的混合气体、氨气
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氩气的混合气体或氨气
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氮气的混合气体。一些优选实施例中，步骤S103中，煅烧的氛围为流动空气、静态空气、氮气、氢气
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氩气的混合气体、氢气
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氮气的混合气体、氨气
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氩气的混合气体或氨气
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氮气的混合气体。
[0020]一些实施例中，步骤S103中，煅烧的温度为100℃～1000℃，煅烧的升温速率为1～10℃/min。一些优选实施例中，煅烧的升温速率为1～5℃/min。
[0021]一些实施例中，无机金属盐选用硝酸铁和硝酸铜的混合物时，步骤S103中，煅烧的温度为150℃～1000℃。一些优选实施例中，无机金属盐选用硝酸铁和硝酸铜的混合物时，步骤S103中，煅烧的温度为150℃～350℃。
[0022]一些实施例中，无机金属盐选用硝酸锰时，步骤S103中，煅烧的温度为100℃～1000℃。一些优选实施例中，无机金属盐选用硝酸锰时，步骤S103中，煅烧的温度为100℃～380℃。
[0023]一些实施例中，无机金属盐选用硝酸铈时，步骤S103中，煅烧的温度为100℃～1000℃。一些优选实施例中，无机金属盐选用硝酸铈时，步骤S103中，煅烧的温度为100℃～400℃。
[0024]一些实施例中，无机金属盐选用硝酸镍时，步骤S103中，煅烧的温度为100℃～1000℃。一些优选实施例中，无机金属盐选用硝酸镍时，步骤S103中，煅烧的温度为100℃～400℃。
[0025]一些实施例中，无机金属盐选用硝酸钴时，步骤S103中，煅烧的温度为120℃～1000℃。一些优选实施例中，无机金属盐选用硝酸钴时，步骤S103中，煅烧的温度为120℃～500℃。
[0026]一些实施例中，无机金属盐选用磷钨酸和磷钼酸的混合物时，步骤S103中，煅烧的温度为180℃～1000℃。一些优选实施例中，无机金属盐选用磷钨酸和磷钼酸的混合物时，步骤S103中，煅烧的温度为180℃～400℃。
[0027]一些实施例中，步骤S103中，氢氧化钠溶液的浓度为0.1～10mol/L，氢氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S101，将无机金属盐加入溶剂中溶解，得到无机金属盐前驱体溶液；S102，将无机金属盐前驱体溶液滴加到介孔二氧化硅模板中，搅拌均匀，干燥，得到金属盐
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二氧化硅复合物；S103，对金属盐
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二氧化硅复合物进行煅烧，然后加入氢氧化钠溶液以移除模板，之后离心、洗涤、干燥，即得到介孔金属氧化物空心材料。2.根据权利要求1所述的具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料的制备方法，其特征在于，步骤S101中，无机金属盐选用硝酸铁、硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铬、磷钨酸或磷钼酸中的任一种或多种的混合。3.根据权利要求1所述的具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料的制备方法，其特征在于，步骤S101中，溶剂选用水、乙醇、甲醇、乙二醇、丙三醇或四氢呋喃中的任一种或者多种的混合。4.根据权利要求1所述的具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料的制备方法，其特征在于，步骤S101中，溶剂选用盐酸、醋酸或硝酸中的任一种或多种的混合。5.根据权利要求1所述的具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料的制备方法，其特征在于，步骤S102中，干燥的过程为先在25℃～100℃的条件下静置1h～48h，之后在25℃～150℃的条件下静置1h～56h。6.根据权利要求1所述的具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料的制备方法，其特征在于，步骤S102中，所述介...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾栋，彭渝浩，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：