[发明专利]一种核-壳-核结构介孔分子筛纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种核‑壳‑核结构介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，是通过化学共沉淀法制备锑掺杂二氧化锡(ATO)纳米粒子，以锑掺杂二氧化锡(ATO)纳米粒子为核，采用自组装法通过加入复合模板剂CTMAB和TBAB，在ATO核表面引入一层MCM‑41包覆层制备了ATO/MCM‑41，结合溶胶凝胶法将纳米TiO₂再组装入MCM‑41孔道中，合成了ATO/TiO₂‑MCM‑41分子筛纳米复合材料，该材料可一体化实现纳米ATO及纳米TiO₂的功能，可广泛应用于涂料、光催化、光电等领域，具有较强的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种核-壳-核结构介孔分子筛纳米复合材料的制备方法。

背景技术

自上世纪90年代初介孔材料的成功发现以来，人们一直致力于在此基础上研发新的结构、新型复合材料和具有特殊功能的新材料的尝试与创新，并且在介孔材料主－客体装载复合物的合成方面取得了显著的进步，人们已找到了一些把客体纳米颗粒引入介孔材料中的方法。MCM-41介孔分子筛是在1992年由美国Mobil公司的Beck等人首次报道的，其孔径在1.5-10nm范围内变化，成为分子筛发展的一个重要里程碑。由于MCM-41介孔材料的孔径大且孔分布均匀，具有良好的热稳定性，突破了沸石分子筛孔径长期限于微孔范畴(1.5nm)的局面。因为MCM-41具有大的孔径以及极性的羟基，为分子筛内表面的修饰及大客体分子组装提供了必备的条件，也为组装化学提供了优良的主体材料。

近年来，由于核壳型异质纳米结构材料具有不同于任何单一物质的性质，在材料化学和纳米技术领域引起了广泛的关注。核壳型异质纳米结构材料可由不同组成功能的材料构成，通过材料复合、互补和优化可以构建更优质的复合功能材料与器件，满足发展的需求。在颗粒表面包覆壳层物质形成核壳结构材料，可以很好地控制粒子之间的相互作用，通过改变包覆物的尺寸、结构以及粒子的组成能够赋予颗粒特殊的功能特性，从而具有更加广泛的潜在应用前景。

纳米锑掺杂二氧化锡(Antimony doped Tin Oxide，ATO)，是一种n型半导体材料，具有优良的导电性、浅色透明性、良好的耐候性、耐高温性、化学稳定性以及低的红外发射率，广泛应用于隔热涂料、建筑用低辐射率玻璃、红外吸收隔热材料、抗静电塑料、防辐射抗静电涂层材料、纤维、电极材料、气敏元件等领域。纳米TiO₂是一种白色宽禁带的n型半导体纳米材料，具有较高的光催化氧化能力、特殊的光电性能、化学稳定性、紫外屏蔽能力等优势，广泛应用于光催化、染料敏化太阳能电池、卫生用品杀菌及涂料等领域。以分子筛为壳，形成核-壳-核的纳米双核结构材料在文献中鲜有报道，若将纳米ATO、纳米TiO₂与MCM-41相复合将在隔热涂料、光催化、光电等领域具有很强的工业化能力与应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种核-壳-核结构介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，具体是ATO/TiO₂-MCM-41分子筛纳米复合材料。该材料可以保持ATO与TiO₂两种材料的特性，又使各组分间协同作用，制作工艺简单，成本低，在涂料、光催化、光电等领域具有很强的应用前景。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种核-壳-核结构介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，是采用化学共沉淀法制备纳米锑掺杂二氧化锡(ATO)前驱物；然后以锑掺杂二氧化锡(ATO)纳米粒子为核，加入复合模板剂(CTAB+TBAB)，采用自组装法在ATO核表面引入一层MCM-41包覆层，得到ATO/MCM-41；再采用溶胶凝胶法，将纳米TiO₂再组装入MCM-41孔道中，合成了核壳结构ATO/TiO₂-MCM-41分子筛纳米复合材料。

具体包括下述步骤：