[发明专利]一种中空纳米氧化镁微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化镁纳米微球，具体地，本发明涉及一种中空纳米氧化镁微球及其制备方法。

背景技术

具有中空纳米结构微球在化学组成、尺寸、内腔结构等方面的可控性，使其在可控药物释放、催化剂、微反应器、及能源材料等有潜在应用价值。各种人工合成方法，如硬模板法、胶束模板、乳液滴模板法、气泡模板法、界面反应-扩散法等，已较成功地用于制备中空纳米结构功能颗粒或微球。迄今为止，使用上述方法所制备得到的中空结构微球或颗粒主要是单层球壁。合成多壁，尤其是二重球壁以上中空纳米结构颗粒，仍然面临技术的挑战。最近，文献（D.Wang et al,General Synthesis and Gas-Sensing Properties of Multiple-Shell Metal Oxide Hollow Microspheres,Angewandte Chemie International Edition,2011,50(12):2738-2741）提供了一种以高浓度盐溶液浸渍碳球的方法，制备各种无机多球壁纳米结构微球。但是，该法靠盐溶液扩散浸渍，由于体系粘度高，溶质在碳球结构孔道扩散作用缓慢，孔道里捕获前驱体量少，因而过程耗时长、目标产物低，限制了该法实际应用。

氧化镁材料是一种重要的功能材料，广泛应用于碱性催化剂、环境修复材料、耐火材料，功能填料及电子器件等。相比本体氧化镁，纳米化的氧化镁由于高活性表面及纳米效应，而表现出本体材料不具有的新应用性能。比如：文献（Utamapanya S.et al,Nanoscale metal oxide particles/clusters as chemical reagents,synthesis and properties of ultrahigh surface area magnesium hydroxide and magnesium oxide,Chemistry Materials,1991,3(1):175-181；H.Itoh,S.Utamapanya,J.V.Stark,K.J.Klabunde and J.R.Schlup,Nanoscale metal oxide particles as chemical reagents.Intrinsic effects of particle size onhydroxyl content and on reactivity and acid/base properties of ultrafine magnesium oxide,Chem.Mater.,1993,5:71-77）指出，超细纳米氧化镁颗粒对污染气体、化学毒剂具有破坏性吸附特性；文献（Toimenov P.K.,Klinger R.L.,Marchin G.L.,Klabunde K.J,Metal oxide nanoparticles as bactericidal agents,Langmuir,2002,18:6679-6686）指出，超细纳米氧化镁可磨蚀破坏细胞壁，具有优异灭菌能力。然而，纳米氧化镁颗粒具有极大的比表面积和高表面能，导致颗粒易于团聚，形成二次粒子，在最终使用中丧失超细颗粒的优异特性。另外，在实际应用中，超细纳米颗粒应用也存在后处理工艺复杂、与介质难以分离等缺陷（Zhou J.et al,Facile fabrication of mesoporous MgO microspheres and their enhanced adsorption performance for phosphate from aqueous solutions,Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2011,379(1-3):102-108）。基于上述原因，设计与开发具有复杂多尺度氧化镁纳米结构颗粒，广泛被认为是克服纳米颗粒应用方面不足的主要途径。迄今为止，已成功开发出许多具有纳米结构的氧化镁材料（中空结构、中空管、组装体等）。比如：文献（Yan Z.et al,Fabrication and formation mechanism of hollow MgO particles by pulsed excimer laser ablation of Mg in liquid,Nanotechnology，2011,22:265610）中，使用Mg粉在空气中，高温热蒸发得到单壁MgO微球。文献（张超等，纳米结构氧化镁空心球壳的制备及吸附镍离子性能研究，功能材料，2011，42：328-331）中报道用Pickering乳液合成单壁MgO微球。然而，合成多壁纳米结构氧化镁，尤其嵌套多壁中空结构氧化镁，鲜有报道。