[发明专利]一种钙钛矿型锆酸盐中空纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锆酸盐纳米材料的制备技术，具体为一种钙钛矿型锆酸盐中空纳米材料的制备方法，国际专利分类号拟为Int.Cl.C01G 9/02(2006.01)I。

背景技术

无机中空纳米结构材料具有低密度、高比表面积、高稳定性和表面渗透性等特点，同时其内部中空部分可以作为载体容纳客体分子或大尺寸客体，从而产生奇特的基于微观封装效应的性质，使其在化学、生物技术、材料科学领域具有极其广泛的应用前景，如应用于吸附剂、微胶囊的缓释、药物输运的载体、轻质填料、形状选择吸收剂和催化剂或催化剂载体等方面。

中空纳米结构材料源于“核-壳结构”材料，因而，中空纳米材料早期的制备方法多采用模板法，即采用硬模板法，在氧化物纳米微粒、聚合物微球或二氧化硅微球表面包覆一层目标材料的薄层，形成核壳结构，然后通过化学刻蚀或高温焙烧除去模板，得到空心微球。也有研究者采用软模板法，以胶束、乳液液滴、微囊和大分子聚集体等为模板制备中空纳米结构材料。硬模板法适合于多种中空纳米结构的制备，如Xia等人发表的“通过聚本乙烯模板法制备TiO₂和SnO₂介孔中空纳米球(Preparation of Mesoscale HollowSpheres of TiO₂ and SnO₂ by Templating Against Crystalline Arrays ofPolystyrene Beads，Adv.Mater.，2000；12：206-209)”一文介绍，以PS为模板，将其浸到反应前驱液TiCl₄中，然后蒸发掉溶剂，用丙酮溶解掉PS，得到无机氧化钛中空球壳；Chen等人发表的“以纳米CaCO₃为模板制备多孔氧化硅空心球(Synthesis of porous silica structures with hollow interiors bytemplating nanosized calcium carbonate)，Inorg.Chem.Commun.，2004；7：447-449)”一文介绍，以无机CaCO₃纳米粒子为模板，通过NaSiO₃的水解反应，得到氧化硅空心球壳。但无论是硬模板法还是软模板法，目前都存在着缺点。硬模板法通常需要进行表面修饰才能使核壳连接紧密；软模板则对溶液环境如pH值、溶剂、离子强度等非常敏感，需要去除模板，且工艺步骤繁琐，球壳的大小严格受模板的限制，大多在200nm以上，也不易规模化生产。这两种制备方法一般需要焙烧处理，而热处理后，产品很容易产生团聚、坍塌等负面结果。因此人们不断寻求无模板直接制备中空纳米结构的方法。Li等人发表的“以配位聚合物为反应物的无模板制备ZnO中空纳米球的新方法(A novel non-template solution approach to fabricate ZnO hollowspheres with a coordination polymer as a reactant，New.J.Chem，，2003；271518-1521)”文章介绍，在水热条件下使Zn²⁺的配合物缓慢脱去配体形成Zn(OH)₂，最终制备了ZnO的纳米空心球。该方法的突出优点是无需模板，但其技术难点在于需要选择合适的配体及进攻试剂，而且该方法对反应条件要求很高，如需高压反应釜等。Hu等人发表的“界面自组装反应法制备复合无机中空球(Interface Assembly Synthesis of Inorganic Composite HollowSpheres，J.Phys.Chem.，B，2004；108：9734-9738)”文章介绍了一种界面自组装方法来制备TiO₂/CdS中空球壳材料的技术，其中球壳的平均尺寸、壳层厚度可以通过反应条件得到控制。Dhas等人“超声化学法制备中空纳米球和纳米晶粒(Sonochemical Preparation of Hollow Nanospheres andHollow Nanocrystals，J.Am.Chem.Soc.，2005；127：2368-2369)”的文章，报道了用超声化学法制备MoS₂和MoO₃中空球壳材料的方法。