[发明专利]空心微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金和新材料制备领域，涉及一种空心微球的制备方法。

背景技术

空心微球是指一类尺寸在几个纳米至数毫米之间，内部具有中空结构的球壳型材料。由于空心微球具有独特的形貌结构，使其具有密度低、比表面积大的特点，拥有优良的力学、声学、光学和化学特性，可以用作药物载体、颜填料、吸波材料、隔音材料、催化剂及其载体等。近年来，随着对中空微球研究的不断增多，其结构与性能的特殊性越来越引起人们的重视。金属空心微球不仅具有低密度的显著特点，同时具备优良的热稳定性、大的比表面积和特殊的光、电、磁特性，已广泛应用于药物缓释、催化、电磁、空气净化、传感器等领域中。

目前比较成熟的空心球的制备方法主要有模板法(templating route)和无模板法(template-free route)两大类。模板法是制备空心微球最为常用的方法，其主要制备原理是首先合成微球模板，然后通过溶胶—凝胶法、热分解、静电吸附或界面反应等作用将空心微球的壳材料前驱体沉积到模板核的表面，从而制得核—壳型复合微球，然后通过煅烧或溶解除去模板，可以得到具有空心结构的微球形材料。模板法制备空心微球的大小可以通过控制核的大小加以调节，壳层厚度可以通过调节材料前躯体包覆的厚度来调节，但是由于模板法制备空心微球的反应过程复杂，反应时间长，成本高，不适合工业化大规模生产。无模板法又包括喷雾热解法、水热—溶剂热法、超声化学法等，其主要特点即是无需模板，如喷雾热解法先将乙醇、水或其他溶剂将溶质溶解成溶液后，通过喷雾装置将溶液雾化成液滴，并在一定条件下，液滴内的溶剂迅速蒸发释放，溶质会在液滴表面迅速沉积形成空心微球。利用喷雾热解法制备空心微球具有工艺简单，可以连续化生产的特点，但是由于溶剂蒸发过程难以控制，给微球的形貌(包括空心体积、壳层厚度等)控制带来困难。

如上所述，已有的金属和金属及其氧化物复合空心微球的制备方法单一，且不具有普适性，不同的制备体系需要严格控制相关条件，使得制备成本很高，产品质量难以控制，导致这类材料一直未得到广泛的商业化应用。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种空心微球的制备方法，其工艺简单，易于实现工业化生产，并且空心微球的球壳厚度和成分易于调节，适用于制备大部分的金属或部分非金属和其氧化物复合的空心微球材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种空心微球的制备方法，该方法包括：

以成分为A_xB_(1-x)的球形合金粉末为原料，其中A、B组分均为金属，0.4≤x＜1；

通过氧化反应使所述原料表面形成一层氧化膜，然后将合金粉在一定温度下进行煅烧不少于0.5小时，在反应容器底部分离出包含金属和金属氧化物的复合空心微球。

上述制备方法中，所述复合空心微球中包含金属为：所述A_xB_(1-x)的球形合金粉末的A组分金属和/或B组分金属；

所述复合空心微球中包含的金属氧化物为所述A_xB_(1-x)的球形合金粉末的A组分金属的金属氧化物和/或B组分金属的金属氧化物。

上述制备方法中，还包括：

将得到的所述复合空心微球通过还原反应或溶解处理去除氧化物薄膜，得到金属空心微球。

上述制备方法中，所述的金属空心微球包含所述的A组分金属、B组分金属，或B组分金属。

上述制备方法中，所述球形合金粉末A_xB_(1-x)中的A组分包括：锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、锌、镉中的一种或多种金属的组合。

上述制备方法中，所述球形合金粉末A_xB_(1-x)中的B组分包括：镁、钙、锶、钡、钛、锆、钼、钴、钽、锰、铁、镍、钯、铜、银、铂、锌、镉、铝、硅、镓、铟、锗、锡、铅、铋、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或多种金属的组合。

上述制备方法中，所述球形合金粉末A_xB_(1-x)为A组分和B组分通过合金化后制备的粉体材料。

上述方法中，通过氧化反应使所述原料表面形成一层氧化膜中的氧化反应包括：在空气中静置氧化、高温加热氧化和通过氧化剂氧化。