[发明专利]一种金属氧化物/Pt/C三层纳米结构空心球及其制备方法

权利要求书

1.一种金属氧化物/Pt/C三层纳米结构空心球，其特征在于，该空心球的球壳从内向外依次为金属氧化物层、Pt颗粒层和无定型碳层，金属氧化物层与Pt颗粒层形成异质结，金属氧化物层的厚度为7~50纳米，Pt颗粒层中Pt颗粒的粒径为5~8纳米，无定形碳层的厚度为10~15纳米，所述空心球的直径为100～600纳米。

2.根据权利要求1所述的金属氧化物/Pt/C三层纳米结构空心球，其特征在于，所述的金属氧化物选自Al、B、Bi、Ba、Ca、Co、Cr、Ce、Cu、La、Ni、Fe、Zn、Sn、Rh、W、Nb、Ta、Ti、V、Hf、Mn、In、Li、Ge、Se、Zr、Mg、Ga或Si的氧化物。

3.制备如权利要求1所述的金属氧化物/Pt/C三层纳米结构空心球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）配置吸附溶液：将氧化物金属盐溶于溶剂中，配置成金属离子浓度为0.01～1M的氧化物金属盐溶液，所述的金属盐选自Al、B、Bi、Ba、Ca、Co、Cr、Ce、Cu、La、Ni、Fe、Zn、Sn、Rh、W、Ta、Ti、V、Hf、Mn、In、Li、Ge、Se、Zr、Mg、Ga、Si的醋酸盐、氯化盐、硝酸盐、硫酸盐或酯盐，所述的溶剂为去离子水、乙醇、甲酰胺或乙二醇；

2）吸附金属离子：将表面具有羧基和羟基的球状模板浸入步骤1）的吸附溶液中，使球状模板含量为1g/L~10g/L，超声使球状模板充分分散，搅拌吸附4~48h后离心或抽滤，获得吸附后的球状模板，置于60～100℃，干燥6～48h；所述的球状模板为碳球、PS球或SiO₂球；

3）去除模板：将步骤2）中干燥后的碳球或PS球在300～800℃下热处理3～60h去除碳球模板或PS球模板获得金属氧化物空心球；或者将步骤2）中干燥后的SiO₂球在300～800℃下热处理3～60h后，再在60～100℃下浸入浓度为1～20M的NaOH溶液中保持0.5～24h，去除SiO₂球模板获得金属氧化物空心球；

4）添加铂颗粒：将步骤3）中得到的10~100mg金属氧化物空心球加入到10~50mL铂浓度为0.05~1mg/mL的氯铂酸溶液中，在60～100℃下将溶液中的水蒸发干，将得到的样品于氢气氛围下在200~300℃热处理2~6h，得到金属氧化物/Pt纳米空心球结构；

5）添加无定型碳：将步骤4）中得到的10~60mg的金属氧化物/Pt纳米空心球加入到30~50mL浓度为0.1~1M的葡萄糖水溶液中，超声10~60min后置于水热釜中，在150~180℃下反应6~8h，冷却至室温后，离心、清洗并在60～100℃下，干燥6～48h，获得金属氧化物/Pt/C三层纳米结构空心球。

4.一种如权利要求1所述的金属氧化物/Pt/C三层纳米结构空心球的用途，其特征在于，该纳米空心球可用于光催化分解水制氢、光降解、气体传感、超级电容器或锂离子电池。