一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的制备方法及其产品技术

本发明专利技术涉及一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的制备方法及其产品，属于无机/金属杂化材料制备技术领域。本发明专利技术主要是利用水热法使聚苯乙烯/丙烯酸纳米球和硝酸镓在表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)的作用下反应，然后再经过高温煅烧得到中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球。本发明专利技术的制备方法简单、容易操作，适于中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的工业化大量生产。本发明专利技术制备的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的晶型为β

【技术实现步骤摘要】
一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的制备方法及其产品


[0001]本专利技术属于三氧化二镓纳米球制备
，涉及一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的制备方法及其产品。

技术介绍

[0002]空心微球具有独特的特性，如密度小、比表面积大、热稳定性和表面渗透性好以及较大的内部空间，因此空心微球受到越来越多的关注和研究。
[0003]纳米碳掺杂三氧化二镓作为一种新型的无机精细化工产品，具有比表面积大、表面活性高、光吸收性能好且吸收紫外线能力强等独特的性能，可广泛用于色素吸附、微物质储存运输、催化剂负载等工程领域，在生产生活中扮演了越来越多的角色。其中β
‑
Ga2O3型纳米三氧化二镓以其优异的催化性能，在废水处理、空气净化、抗菌等领域得到了良好应用。在催化领域和环境治理领域作为一种新兴纳米材料，具有生物无毒性、高催化活性、高物理化学稳定性和无二次污染等特点，不仅能降解环境中的有机污染物还可以通过氧化作用除去大气中的氮氧化物和硫化物。
[0004]但是现有的纳米碳掺杂三氧化二镓依然存在着催化性能较低的缺点，故需要进一步改善纳米碳掺杂三氧化二镓的纳米结构，提高其催化性能，为实现低成本和高效的固载催化应用起到一定的促进作用。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的制备方法；本专利技术的目的之二在于提供一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球；本专利技术的目的之三在于提供一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球在色素吸附或负载催化剂方面的应用。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]1.一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0008](1)在惰性气体气氛下，将含有聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)的水溶液加入到含有硝酸钾和表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)的容器中，升温至70～90℃下搅拌18～24h得到混合溶液；
[0009](2)将所述混合溶液置于反应釜中，在100～120℃下反应12～15h得到白色粉末状固体，经离心清洗后干燥后，在氮气氛围下于600～1000℃下煅烧2～5h即可得到所述中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球。
[0010]优选的，步骤(1)中，所述含有聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)的水溶液具体为：将聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)加入到经预超声的水溶液中，搅拌使其分散均匀即可；
[0011]所述惰性气体为氮气或氩气中的任意一种或两种。
[0012]进一步优选的，所述聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)和水的摩尔体积比为0.2～0.5:100～600，mol:mL。
[0013]优选的，步骤(1)中，所述聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)、硝酸镓和表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)的摩尔质量比为1.5～2:1～1.2:2～5，mol:mol:g。
[0014]优选的，步骤(2)中，所述反应釜的内衬为聚四氟乙烯。
[0015]优选的，步骤(2)中，所述离心清洗具体为：将所述白色粉末状固体在离心状态下先用丙酮进行反复清洗，然后再用无水乙醇进行反复清洗。
[0016]优选的，步骤(2)中，所述干燥具体为在氮气气氛下于800℃下干燥2h。
[0017]2.根据上述制备方法制备得到的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球。
[0018]优选的，所述纳米球的直径为600～800nm，所述中空介孔纳米球的空心内径为200～300nm，所述纳米球的孔径为2～6nm。
[0019]3.上述中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球在色素吸附或负载催化剂(如对金鸡纳碱、脯氨酸衍生物等)方面的应用。
[0020]优选的，所述色素为甲基橙或二甲基蓝。
[0021]优选的，所述催化剂为金鸡纳碱或脯氨酸衍生物。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]1、本专利技术提供了一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的制备方法，主要是利用水热法使聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)和硝酸镓在表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)的作用下反应，然后再经过高温煅烧得到中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球。本专利技术的制备方法简单、容易操作，适于中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的工业化制备。
[0024]2、本专利技术还公开了一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球，本专利技术制备的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的晶型为β
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Ga2O3，形貌中空介孔呈球形(直径为600～800nm、纳米球的空心直径为200～300nm、孔径分布在2～6nm之间)，比表面积大、表面活性高、光吸收性能好且吸收紫外线能力强等独特的性能，广泛用于色素吸附、微物质储存运输、催化剂负载等工程领域。
[0025]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0027]图1为实施例中制备的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的SEM图，其中a、b、c、d中硝酸镓的添加量分别为0.025mol、0.05mol、0.1mol和0.0125mol制备的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球；
[0028]图2为实施例1中制备的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的TEM图谱；
[0029]图3为实施例3中制备的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的孔径分布图，其中a、b、c、d中中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球制备过程中添加的含有聚苯乙烯/丙烯酸
纳米球(PS/AA)的水溶液中聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)的浓度为0.05mol
·
L
‑1、0.1mol
·
L
‑1、0.2mol
·
L
‑1、0.8mol
·
L
‑1；
[0030]图4为实施例1中制备的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的XRD图谱；
[0031]图5为实施例1中制备的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的紫外
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可见吸收光谱图；
[0032]图6为实施例1中制备的中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球与普通的空心碳球吸附负载手性催化剂金鸡纳碱衍生物(CD
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NH2)的对比图。
具体实施方式
[0033]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)在惰性气体气氛下，将含有聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)的水溶液加入到含有硝酸钾和表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)的容器中，升温至70～90℃下搅拌18～24h得到混合溶液；(2)将所述混合溶液置于反应釜中，在100～120℃下反应12～15h得到白色粉末状固体，经离心清洗后干燥后，在氮气氛围下于600～1000℃下煅烧2～5h即可得到所述中空介孔的碳掺杂三氧化二镓纳米球。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含有聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)的水溶液具体为：将聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)加入到经预超声的水溶液中，搅拌使其分散均匀即可；所述惰性气体为氮气或氩气中的任意一种或两种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯/丙烯酸纳米球(PS/AA)和水的摩尔体积比为0.2～0.5:100～600，mol:mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢广新，刘青山，周贤菊，张静，李建宇，张家鑫，杨江渝，伍键，王俊北，马星宇，左良军，丁永希，罗葳洺，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：