本发明专利技术公开了一种笼形TiO2-Fe2O3复合空心微球的制备方法。制备过程中采用以葡萄糖为原料制备的碳球为模板，在较低温度条件下加入不同配比的氯化高铁和钛酸四丁酯，制备出特殊形貌和不同尺寸的TiO2-Fe2O3复合空心微球。本发明专利技术制备方法简单，反应温度低，合成过程绿色无污染，所合成的空心球是一种新型的气敏和光敏材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机半导体微纳空心材料领域。特别是涉及以碳球为模板的，笼形空心球状的TiO2-Fe2O3复合材料及其制备方法。
技术介绍
空心球微纳结构材料具有较低的密度和较高的比表面积等独特的性质，在催化、低密度结构材料药物载体、化学传感器和电极材料等许多领域都具有潜在的应用价值。有关这类材料的制备和性能研究是目前纳米材料研究的ー个热点领域。在诸多的空心球微纳结构材料中，Fe2O3空心微球由于其表面效应和体积效应，使其在催化、医药载体、锂离子电池和水处理等诸多领域都具有优异的性能，有关其合成近年 来引起了人们广泛的关注。如CN 101318709A公开了ー种制备Y-Fe2O3纳米空心磁性微球的方法，包括如下步骤将一定量的十二烷基苯磺酸钠(DBS)加入到IOOmL水中，然后加入一定量的三氯化铁(FeCl3 · 6H20)和硫酸铁(Fe2(SO4)3)搅拌20 60min后加入尿素，将混合液在95 105°C下回流2 5h，将沉淀离心、多次水洗、醇洗后在100°C烘干，得到a -FeOOH前驱体。将前驱体在250 400°C空气气氛下热处理O. 5 3h，然后将得到的产物在300 450°C H2气氛下热处理I 3h，最后缓慢降温到150 250°C，将气氛由H2改为O2，热处理I 3h既得到最終的产物。该法所得产物纯度高、组分和晶型确定且具有均一的空心球形结构。CN 101475222B公开了ー种铁氧化物空心微球及其制备方法，具体涉及铁氧化物空心微球和使用离子液体辅助微波水热制备的方法，属于纳米材料制备领域。该专利技术以离子液体和水作为溶剂，以可溶性三价铁盐和弱碱为原料来配制反应体系，通过搅拌来获得均一溶液；将均一溶液在120-220°C下进行微波水热处理,微波水热处理时间为5-60分钟；本专利技术的铁氧化物空心微球，其具有纳米颗粒组装成的空心微球结构，其组分为a -FeOOH或Ci-Fe2O3，可应用于催化、化学化工、能源、纺织、环境以及包括药物装载在内的生物医药领域。但是由于纯的Fe2O3纳米材料其导电性能较差，使其在实际应用中受到了很大的限制。有研究表明，通过表面改性或者粉末掺杂，可以很好的改善Fe2O3纳米粒子的性能，例如《Sensors and Actuators B》2005年58卷111 112页中介绍，惨杂了锋原子的Fe2O3粒子可以表现出更高的气敏性能。因此，如何通过将ー些具有特殊性能的物质与Fe2O3复合制得新型的纳米材料，从而使制得的纳米材料的导电性、气敏性等方面的性能有所提高，成为ー个越来越重要的研究方向。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之ー在于提供一种制备笼形空心结构的TiO2-Fe2O3复合纳米球的方法，利用TiO2能够产生光生电子及其空穴电势电能高的优点来提高Fe2O3纳米粒子的气敏性能和光催化降解阳离子染料的性能。本专利技术所提供的制备方法，合成过程简单，反应温度较低，所得的TiO2-Fe2O3复合空心微球颗粒尺寸范围在120 1200纳米，具有较好的光催化降解能力和气敏性能。本专利技术所提供的TiO2-Fe2O3复合空心微球的制备方法，包括以下步骤(I)将葡萄糖溶于去离子水中，将该溶液移入反应釜中进行水热反应，反应结束后离心干燥，得到碳球模板；(2)将氯化高铁溶解在无水こ醇和去离子水的混合溶液中，搅拌均匀；(3)将尿素溶解在步骤(2)所得的溶液中，搅拌至溶液澄清；(4)将钛酸四丁酯加入步骤(3)所得的溶液中，搅拌均匀；(5)将步骤⑴所得的碳球模板加入步骤⑷所得的溶液中，使碳球分散均匀，转 移到保温设备中保温后离心分离，然后焙烧得到TiO2-Fe2O3复合空心微球。本专利技术中模板的合成以葡萄糖为前驱物，合成过程中不需要使用任何有机溶剤、引发剂和表面活性剤，因此，是ー种绿色环保的合成方法。模板的大小可通过控制反应的温度、时间来进行调控。作为优选技术方案，步骤(I)中葡萄糖溶液的质量浓度为O. 15 O. 30克/毫升；优选地，所述反应釜为带聚四氟こ烯内衬的不锈钢反应釜；优选地，所述水热反应的温度为160 180°C，反应时间为4 8h ;优选地，所述的碳球模板颗粒尺寸为100 lOOOnm。水热反应是在高温高压下有水所參与的反应。由于水热反应是在高温高压下进行的，所以应该使用能够耐压、耐酸、耐碱腐蚀的密闭容器，本专利技术选择反应釜作为水热反应的容器，优选带聚四氟こ烯内衬的不锈钢反应釜作为反应容器。本专利技术利用水热法进行反应，可以使反应速度显著地増加，从而缩短反应时间。作为优选技术方案，步骤⑵中无水こ醇和去离子水的体积比为6 : (I 3)。作为优选技术方案，步骤(3)中尿素的浓度为0. 5 lmol/L。加入尿素是为了尿素水解提供0H_，使鉄、钛以氧化物的形式生成。作为优选技术方案，步骤⑷中铁钛摩尔比为2 (O 3)，优选2 : (I 3)。通过调节铁钛摩尔比以制得TiO2含量不同及尺寸不同的微球，从而满足不同的需要。作为优选技术方案，步骤(5)中所述的分散方法为超声；优选地，所述的保温设备为烘箱；保温温度为60 80°C ;保温时间为I天以上，优选2天；优选地，所述的焙烧温度为450 500°C ;焙烧时间为O. 5 5h，优选I 4h。通过超声使碳球在溶液中分散均匀，从而使制得的TiO2-Fe2O3复合空心微球的粒径大小均一。通过控制在保温设备中的保温温度和保温时间来控制制得的TiO2-Fe2O3复合空心微球的形貌。焙烧的温度和时间会影响TiO2-Fe2O3复合空心微球的完整性，焙烧温度过高或焙烧时间过长，会导致空心微球的破碎。故本专利技术选择ー个合适的焙烧温度和焙烧时间，即焙烧温度为450 500°C ;焙烧时间为O. 5 5h，I 4h更优选，来保证所制得TiO2-Fe2O3复合空心微球的完整性。本专利技术的目的之一还在于提供ー种TiO2-Fe2O3复合空心微球，按照本专利技术所提供的方法制得。作为优选技术方案，其颗粒尺寸为120 1200nm。本专利技术以碳球为模板，碳球模板通过葡萄糖水热合成，实验过程绿色无污染，成本低廉，实验药品安全易得，实验方法简单易操作。采用本专利技术制备的TiO2-Fe2O3颗粒为尺寸均一、大小可控的空心球状结构，分散性较好，颗粒尺寸范围在120 1200纳米，如图I和图2所示，具有较好的光催化降解能力和气敏性能。利用本专利技术所提供的方法制备的TiO2-Fe2O3复合空心微球是由TiO2相和Fe2O3相共同组成，相互交融的笼形结构，如图3所示；本专利技术制备的TiO2-Fe2O3复合空心微球具有较强的光催化降解罗丹明B的能力，如图4所示。本专利技术所制备的TiO2-Fe2O3复合空心微球可用于气敏元件，光催化，环境保护，药物控制释放等领域。附图说明图I实施例I制备的TiO2-Fe2O3复合空心微球的扫描电镜(SEM)照片。图2实施例2制备的TiO2-Fe2O3复合空心微球的透射电镜(TEM)照片。 图3实施例3制备的TiO2-Fe2O3复合空心微球的XRD衍射图片。图4实施例4制备的TiO2-Fe2O3复合空心微球对罗丹明B的光催化降解能力图。具体实施例方式为便于理解本专利技术，本专利技术列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本专利技术，不应视为对本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种TiO2？Fe2O3复合空心微球的制备方法，包括以下步骤：(1)将葡萄糖溶于去离子水中，将该溶液移入反应釜中进行水热反应，反应结束后离心干燥，得到碳球模板；(2)将氯化高铁溶解在无水乙醇和去离子水的混合溶液中，搅拌均匀；(3)将尿素溶解在步骤(2)所得的溶液中，搅拌至溶液澄清；(4)将钛酸四丁酯加入步骤(3)所得的溶液中，搅拌均匀；(5)将步骤(1)所得的碳球模板加入步骤(4)所得的溶液中，使碳球分散均匀，转移到保温设备中保温后离心分离，然后焙烧得到TiO2？Fe2O3复合空心微球。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李长生，唐华，李文静，范有志，钱周，
申请(专利权)人：无锡润鹏复合新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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