[发明专利]一种有序的球形大介孔α－Fe2O3材料

说明书

技术领域：

本发明涉及采用一种球径小化的聚合物胶体晶体模板方法，制备具有弱铁磁性能的三维有序球形大介孔Fe₂O₃材料，属于材料制备技术领域。

背景技术：

模板引导合成方法已被广泛应用于创建不同结构和尺度的有序多孔材料^[1]。到目前为止，已经能够有效地合成具有介孔结构的氧化硅、硅铝酸盐、铝磷酸盐及相关材料^[2-4]。然而，制备具有介孔结构的过渡金属氧化物材料有一定的难度，早先的合成工作多采用软模板方法，如通过配体为助剂下的表面活性剂分子模板或嵌段共聚物分子模板，成功地合成了Nb₂O₅，TiO₂，ZrO₂，WO₃，和MnOx等介孔材料^[5-8]。近年来，利用大孔径的介孔氧化硅为模板(如SBA-15^[9])，采用纳米铸造技术，可以合成出具有高结晶度的有序介孔过渡金属氧化物材料^[10-13]，然而这种方法也存在局限性，如氧化硅模板的脱除要在HF或NaOH溶液中进行，从而限制了孔壁组分的扩展。

氧化铁材料是一类在催化、磁装置和电化学装置中广泛应用的材料，功能化的氧化铁材料具有低成本和低毒性的特点^[14]，具有无序或有序介孔结构的多孔的Fe₂O₃可通过软模板和硬模板的方法加以制备^[15，16]，这些方法制备的介孔Fe₂O₃其介孔孔径分布范围在3-10nm。

胶体晶体模板技术可以将孔径的尺度范围从50nm扩大到1mm的大孔范围，这种胶体晶体模板可以由氧化硅胶体球、聚合物胶体乳球或其他纳米晶体等来组成^[17，18]，通过对这种模板的复制，可制备出各种组分并具有三维有序排列的球形大孔结构材料^[19]。例如，通过采用球径为760±25nm的聚苯乙烯乳球排列的胶体晶体模板，可复制出孔径和孔壁厚度分别550±20nm和60±10nm的大孔Fe₂O₃材料^[20]。然而，能否通过一种球径小化的聚合物胶体晶体模板微球复制出孔径在介孔范围的过渡金属氧化物材料仍然是具有挑战性课题。

到目前为止，尚未见有关通过聚合物胶体晶体模板技术来创建孔径范围在30-40nm(此处称为大介孔)，并具有三维有序排列的球形大介孔Fe₂O₃材料的制备报道。也未见孔径在37±3nm，孔壁为12±2nm的球形大介孔Fe₂O₃网络的磁性特征报道。

参考文献：

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