金属与金属化合物纳米空心球的制备方法技术

一种纳米材料技术领域的金属与金属化合物纳米空心球的制备方法，通过将前驱体油相与活性剂溶液混合后制成微乳液，以微乳液油水界面为模板反应后得到金属或金属化合物空心球。本发明专利技术通过改变两相中的反应物，可以制备不同成分的纳米空心球，是一种制备金属和金属化合物空心球的通用性方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种纳米材料
的方法，具体是一种金属与金属化合物的 纳米空心球的制备方法。
技术介绍
纳米空心球由于其特殊的结构，在物理、化学、光学以及电磁学方面表现出了一些 特殊的性能，可以用作催化、光电、生物医药、轻体和磁性材料，因此在工程材料，功能材料、 生物制药，化工工业和军事工业等领域具有极大的应用前景。目前，应用较多的制备空心球 的方法是模板法，其制备空心球的基本原理是以微粒等为模板，通过物理化学过程或自组 织过程，在模板外表形成一层所需材料的壳层，最后通过溶解或裂解、蒸发、焙烧等手段除 去模板，从而得到相应的空心球。通常制备空心球的模板分为两种硬模板和软模板。硬模板法是指以固体粒子 (硅球和高分子树脂球等)为模板来制备空心纳微粒子的方法。在制备过程中模板颗粒均 需以锻烧或溶解的方法除掉，才能得到空心球。因此，硬模板法去除模版的较困难，工艺比 较复杂，成本也高。软模板方法与硬模板法相比，无需专门去除模板，工艺要求相对简单。 一般软模板法是气体或液体微粒(气腔、乳液、液滴、胶粒等)通过吸附反应物让反应在微 粒表面发生，(Jianchun B, Yongye L, Zheng X，S L. Adv Mater 2003 ；15 1832-5.)或者 模板作为反应物参加反应，生成物作为壳包覆在未反应的模板上，(J. X. Huang, Y. Xie, B. Li Adv. Mater.，2000,12 (11) 808-811)，从而形成空心球。这些方法需要反应物前驱体与模板 有较强的物理或化学吸附作用，或者模板本身与前驱体反应，从而导致空心球的制备有较 大的局限性，制备方法的通用性受到很大限制。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种金属与金属化合物纳米空心球的 制备方法，通过改变两相中的反应物，可以制备不同成分的纳米空心球，是一种制备金属和 金属化合物空心球的通用性方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术通过将前驱体油相与活性剂溶液混合 后制成微乳液，以微乳液油水界面为模板反应后得到金属或金属化合物空心球所述的前驱体油相是指将有机金属盐溶于有机溶剂中，配制成金属质量百分含 量为0. 001 20%的前驱体油相。所述有机金属盐是指环烷酸镍、环烷酸钴、环烷酸铜或环烷酸铁；所述的有机溶剂是指环己烷或二甲苯；所述的活性剂溶液是指表面活性剂和助表面活性剂的水溶液，其中所述的表面活性剂是指0. 09g/mL的十二烷基硫酸钠、0. 08g/mL十六烷基三甲基 溴化铵或0. 5 (ν/ν)的曲拉通Χ-100 ；所述的助表面活性剂是指0. 31 (ν/ν)的正丁醇或正己醇；3所述的微乳液中前驱体油相的质量百分含量为0. 001 50%。所述的反应是指在1°C 95°C的恒温环境中搅拌的同时加入还原剂或沉淀剂溶 液反应1 60分钟；所述的沉淀剂溶液是指40g/L的氢氧化钠溶液或15g/L的硫代乙酰胺；所述的还原剂是指50g/L的葡萄糖溶液、0. 27 (ν/ν)水合胼溶液或50g/L硼氢化 钠。本专利技术通过改变反应物可以制备不同成分的空心球。本专利技术工艺简单，操作方便， 且能有效的控制空心球的粒径，在纳米材料制备和其他相关领域具有很好应用价值。附图说明图1为本专利技术所述方法制备的镍纳米空心球的X射线粉末衍射图。图2为本专利技术所述方法制备的镍纳米空心球的透射电子显微镜图。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施 例。实施例1空心镍球的制备将0. Olg环烷酸镍溶于Iml 二甲苯中配制成镍含量0. 08%的油相。再将Ig十二 烷基硫酸钠、3. 5ml正丁醇、Ilml去离子水、0. Ig氢氧化钠和3ml水合胼的配制成混合溶液， 95°C搅拌半小时。然后将前面的油相滴入混合溶液，搅拌几分钟形成蓝色透明微乳液，95°C 继续搅拌10分钟，溶液逐渐由蓝色变灰，到溶液变黑5分钟后停止加热，让溶液冷却到室 温，离心分离出黑色沉淀，将所得的沉淀用去离子水、乙醇清洗几遍，真空干燥。经X射线粉 末衍射鉴定最后所得的粉末为纯镍(附图1)，透射电子显微镜照片(附图2)显示镍空心 球的直径为50 150nm，球壳厚度约为20nm。实施例2空心钴球的制备将0. 2g环烷酸钴溶于Iml 二甲苯中配制成钴含量0. 15%的油相。再将Ig十二烷 基硫酸钠、3. 5ml正丁醇、nml去离子水配制成混合溶液，95°C搅拌半小时。然后将前面的油 相滴入混合溶液，搅拌几分钟形成紫红色微乳液，滴入40g/L氢氧化钠和50g/L硼氢化钠混 合溶液2ml，95°C继续搅拌10分钟，溶液变黑，停止加热，让溶液冷却到室温，离心分离出黑 色沉淀，将所得的沉淀用去离子水、乙醇清洗几遍，真空干燥。最后所得的粉末为钴空心球， 空心球的直径为100 250nm，球壳厚度约为20nm。实施例3空心硫化铜球的制备将0. 2g环烷酸铜溶于Iml 二甲苯中配制成油相。再将Ig十二烷基硫酸钠、3. 5ml 正丁醇、12ml去离子水配制成混合溶液，10°C搅拌半小时。然后将前面的油相滴入混合溶 液，搅拌几分钟形成蓝色透明微乳液，10°C继续搅拌10分钟，滴入15g/L的硫代乙酰胺2ml，10°C反应60分钟，溶液变黄褐色，离心分离出黄褐色沉淀，将所得的沉淀用去离子水、乙醇 清洗几遍，真空干燥。最后所得的粉末为硫化铜空心球，空心球的直径为80 200nm，球壳 厚度约为10nm。实施例4空心氧化铜球的制备将0. Sg环烷酸铜溶于Iml环己烷中配制成铜含量0. 油相。再将Ig十六烷基 三甲基溴化铵、3ml正己醇、12ml去离子水配制成混合溶液，60°C搅拌半小时。然后将前面 的油相滴入混合溶液，搅拌几分钟形成蓝色透明微乳液，60°C继续搅拌10分钟，滴入50g/L 的葡萄糖和40g/L的氢氧化钠的混合溶液2ml，60°C反应1分钟，溶液变黑，停止加热，让溶 液冷却到室温，离心分离出黑色沉淀，将所得的沉淀用去离子水、乙醇清洗几遍，真空干燥。 最后所得的粉末为氧化铜空心球，空心球的直径为150 300nm，球壳厚度约为20nm。实施例5空心氧化铁球的制备将9g环烷酸铁和Iml环己烷混合配制成铁含量6%油相。再将2ml曲拉通X-100、 0. 3ml正己醇、IOml去离子水配制成混合溶液，40°C搅拌半小时。然后将前面的4ml油相滴 入混合溶液，搅拌几分钟形成褐色透明微乳液，40°C继续搅拌10分钟，滴入40g/L的氢氧化 钠溶液lml，40°C反应10分钟，溶液变成浑浊深褐色，停止加热，让溶液冷却到室温，离心分 离出褐色沉淀，将所得的沉淀用去离子水、乙醇清洗几遍，真空干燥。最后所得的粉末为氧 化铁空心球，空心球的直径为100 300nm，球壳厚度约为20nm。权利要求1.一种，其特征在于，通过将前驱体油相与 活性剂溶液混合后制成微乳液，以微乳液油水界面为模板反应后得到金属或金属化合物空 心球。2.根据权利要求1所述的，其特征是，所述 的前驱体油相是指将有机金属盐溶于有机溶剂中，配制成金属质量百分含量为0. 001 20%的前驱体油相。3.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属与金属化合物纳米空心球的制备方法，其特征在于，通过将前驱体油相与活性剂溶液混合后制成微乳液，以微乳液油水界面为模板反应后得到金属或金属化合物空心球。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文彬，邓意达，蒋登辉，刘磊，忤亚婷，沈彬，钟澄，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]