[发明专利]贵金属/氧化锌复合纳米空心球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合空心球及制备方法，尤其是一种贵金属/氧化锌复合纳米空心球及其制备方法。

背景技术

在通常情况下，将贵金属与半导体复合可提高材料的许多性能，如可促进光生电子-空穴分离，从而提高其光催化性能。然而，现有的贵金属与半导体复合材料却有着难以克服的缺陷，如半导体母体材料的尺寸较大且为实心结构而使其比表面积不够大、贵金属的尺寸较大使得活性不够高、贵金属没有很好地分散到半导体中并与之良好接触而导致耦合效应不能充分地发挥，从而极大地抑制了复合材料性能的提高与应用。

氧化锌是一种新型的II～VI族直接宽带隙化合物半导体材料，具有优异的光学和电学特性，室温下的带隙为3.37eV，激子束缚能为60meV，大于室温下的热离化能(25meV)，具备发射蓝光或近紫外光的优越条件，可用来开发紫外、蓝光、绿光等多种发光器件，是制造传感器、太阳能电池电极、光催化材料及表面涂层的重要材料。而具有低密度、高的比表面积的纳米空心球，在药物胶囊、传感器、电池、光学器件、催化剂及生物方面具有重要的应用前景。

因此，人们为了获得氧化锌纳米空心球，作了一些尝试和努力，如在2005年12月14日公开的中国发明专利申请公开说明书CN 1706774A中披露的一种“以锌粉为原料的氧化锌空心球的制备方法”。该方法的制备过程为先用酸处理过量的锌粉的表面，再以氨水作沉淀剂，在液相中形成Zn(OH)₂包裹Zn的复合粒子沉淀物，然后将沉淀物抽滤、洗涤、干燥后，再经600～950℃煅烧而形成氧化锌空心球结构。但是，这种制备方法存在着不足之处，首先，制得的氧化锌空心球的尺寸过大，致使其比表面积还不够大，仍难以克服与贵金属复合时存在的缺陷；其次，制备方法繁杂，处理锌粉所用的酸和氨水对环境有污染，产物须经高温煅烧而耗能费时。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种芯部为空心状态、且其内壁上置有贵金属的贵金属/氧化锌复合纳米空心球。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种贵金属/氧化锌复合纳米空心球的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：贵金属/氧化锌复合纳米空心球包括氧化锌空心球，特别是所述氧化锌空心球的球直径为10～35nm、球壳厚度为1～6nm、球的内壁上镶嵌有贵金属颗粒，所述贵金属颗粒的粒径为1～3nm。

作为贵金属/氧化锌复合纳米空心球的进一步改进，所述的贵金属为金或铂或铑或铱或前述的两种以上；所述的贵金属颗粒均匀地分布于氧化锌空心球的内壁上。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：贵金属/氧化锌复合纳米空心球的制备方法包括液相合成法，特别是它是按以下步骤完成的：第一步，先将十二烷基硫酸钠与水混合，得到浓度为0.01～0.1M的十二烷基硫酸钠溶液，再将锌片置于搅拌下的十二烷基硫酸钠溶液中；第二步，用波长为1064nm、功率为35～100mJ/pulse、频率为5～15Hz、脉冲宽度为5～15ns的激光照射锌片50～70min，获得锌/氧化锌胶体；第三步，先向搅拌下的锌/氧化锌胶体中滴加浓度为1～5mM的贵金属酸溶液得到产物，其中，锌/氧化锌胶体与贵金属酸溶液的体积比为20∶0.8～1.2，再对产物进行洗涤和干燥的处理，制得贵金属/氧化锌复合纳米空心球。

作为贵金属/氧化锌复合纳米空心球的制备方法的进一步改进，所述的水为去离子水或蒸馏水；所述的锌片的纯度≥99.9％；所述的激光的功率为70mJ/pulse、频率为10Hz、脉冲宽度为10ns；所述的激光的光斑直径为1.5～2.5mm；所述的发射波长为1064nm激光的激光器为Nd:YAG固体激光器；所述的贵金属酸溶液为氯金酸溶液或氯铂酸溶液或氯铑酸溶液或氯铱酸溶液或前述的两种以上的混合酸溶液；所述的洗涤为用水洗涤2～3次后，再用乙醇洗涤2～3次；所述的干燥为于60～80℃下保温4～8h。