[发明专利]一种双面神型金属氧或氮化物空心壳层结构的制备方法

权利要求书

1.一种双面神型金属氧或氮化物空心壳层结构的制备方法，其特征在于，以金属性化合物为前驱体和生长基体，在其表面进行限域氧化或氮化，借助基体与产物间的界面相互作用以及产物的结构、组分转变，实现金属氧化物或氮化物壳层在结构、组分上的径向差异，在形成金属性化合物/层次金属氧化物或氮化物复合结构后，进一步将金属性化合物刻蚀，形成内层与外层有显著性质差异的金属氧化物或氮化物空心壳层结构纳米材料，并暴露出内表面；

以金属性化合物为前驱体进行表面限域氧化或氮化，形成金属性化合物/金属氧化物或氮化物核壳结构，或者形成金属性化合物/复合金属氧化物或氮化物核壳结构；

金属氧化物或氮化物空心壳层结构纳米材料分居空心壳层结构内外表面，不同组元之间分别发挥相应的功能；

在金属性化合物表面进行限域氧化或氮化的方法为高温蒸汽热法，将前驱体放入加热腔，同时利用氩气、氮气或氨气鼓泡的方法，将水蒸汽带入加热腔，通过设定加热腔温度、鼓泡温度、气体成分、蒸汽浓度以及反应时间，实现对金属氧化物或氮化物生长行为的调控。

2.按照权利要求1所述的双面神型金属氧或氮化物空心壳层结构的制备方法，其特征在于，金属性化合物为NiB、Ni₂B、TiB₂、TaB₂、WB₂、FeB_x、TiN、TaN、TaS、TiS₂或TiSi₂。

3.按照权利要求1所述的双面神型金属氧或氮化物空心壳层结构的制备方法，其特征在于，通过对表面限域反应温度和时间参数的调整，调控金属氧化物空心壳层结构尺寸、相结构以及组分。

4.按照权利要求1所述的双面神型金属氧或氮化物空心壳层结构的制备方法，其特征在于，使用酸性、碱性或者其他加有辅助刻蚀离子的刻蚀液，能够将金属化合物/层次金属氧化物或氮化物核壳结构中的金属性化合核刻蚀，从而形成厚度在20~500 nm、内外两侧具有不同相结构的金属氧化物或氮化物空心壳层结构。

5.按照权利要求4所述的双面神型金属氧或氮化物空心壳层结构的制备方法，其特征在于，酸性刻蚀液为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸或磷酸二氢钾，碱性为氨水、NaOH或KOH，其他加有辅助刻蚀离子的刻蚀液为含氯铂酸溶液或氯金酸溶液。

6.按照权利要求1所述的双面神型金属氧或氮化物空心壳层结构的制备方法，其特征在于，以TiB₂为例，将前驱体TiB₂置于烧舟中，置入接气管式炉中，通入流量为1~500 mL/min，经过去离子水鼓泡的氩气，以1~3 ℃/min的升温速率升温到400~800 ℃，保温8~16 h后，在上述气氛中自然降至室温，然后对产物进行清洗，去除副产物；进一步利用浓度为0.5~2 mol/L的盐酸为刻蚀液，在振荡器上持续刻蚀至刻蚀液中无法检出前驱体刻蚀产物，利用过滤方法得到产物，并在干燥后进行收集，形成厚度为300 nm的空心壳层，其内侧与外侧分别为锐钛矿相TiO₂厚度为100 nm和金红石相TiO₂厚度为200 nm。