[发明专利]一种以分子筛为核的金属壳构建方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种金属壳构建方法领域，特别涉及一种以分子筛为核的金属壳的构建方法领域。

背景技术：“微粒表面纳米工程”(Nanoengineering of pariclesurfaces)是最近几年才兴起的一种纳米复合技术，该技术的核心是在微米、亚微米、纳米级微粒表面建造厚度在纳米尺度上可调控的有机、无机或者有机/无机复合的纳米壳。其特殊结构使其具有许多与传统材料不同的物理、化学性能，如表面效应、量子尺寸效应、体积效应、宏观两字隧道效应等等，这些特性使其在光学、电学、化学催化等领域有着广阔的应用前景。

目前，在粉体表面构建金属壳的方法有很多，如粉末冶金、搅拌铸造、自蔓延高温合成、内氧化法、化学气相沉积、化学镀，其中化学镀法可最大限度地均匀分散各复合组分，无需昂贵设备和高温高压装置，工艺简单，成本低廉。因此，化学镀法成为一个研究的热点。例如，Ling等利用化学镀在纳米Al₂O₃粉体表面建构铜壳，Xu等利用化学镀在碳纳米管表面镀上一层铜纳米粒子，侯亚平等利用化学镀在金刚石表面构建铜壳，李艳等在石墨表面进行化学镀构建铜壳，黄八零等利用化学镀在磁性材料Fe₃O₄表面构建银壳。但是，上述粉体在进行化学镀之前，都要进行预处理，如表面粗化→敏化→活化。粗化的目的是在材料表面形成小的凹坑以增大比表面积，增加表面能，使敏化和活化时金属离子容易吸附于非金属材料表面；敏化是用SnCl₂溶液处理粉体表面使在其表面均匀吸附一层具有还原性的Sn²⁺，保证在活化时粉体表面发生还原反应；活化是敏化后紧接的一步，其目的是利用敏化后粉体表面吸附的Sn²⁺的还原性将在活化步骤中吸附于粉体表面的Pd²⁺或Ag⁺还原成金属Pd或Ag微粒并吸附于粉体表面，形成具有催化活性的金属层以催化施镀过程中金属离子的还原，得到一定厚度的镀层。因此，如上所述，选择上述粉体进行化学镀存在预处理步骤繁琐，而且作为核的粉体不能够去掉，不能得到纯的金属壳。

发明内容：为了解决上述问题，本发明的目的是提供方法简单、核能够去掉、制备纯金属壳的一种以分子筛为核的金属壳的制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种以分子筛为核的金属壳构建方法，步骤如下：

(1)金属镀液的制备：称取金属盐、络合剂和无机碱溶于水中；

其中，金属盐是CuSO₄、AgNO₃、Ni(NO₃)₂、PdCl₂或K₂Pt(OH)₆；

络合剂是EDTA-2Na或NH₄OH；

无机碱是NaOH或KOH；

金属盐、络合剂和无机碱的摩尔数比是1∶0.1～72∶0～15；

(2)向反应瓶中加入还原剂，在25～80℃的水浴中加热并搅拌，加入金属镀液、分子筛和NaOH，反应1～2小时后，离心分离出固体粉末，用水和无水乙醇洗涤，真空干燥至恒重；

其中，还原剂是甲醛、葡萄糖或水合肼；

金属盐、NaOH和还原剂的摩尔数比是1∶0～32∶7～600；

金属盐和分子筛的质量比是1∶0.1～1.5；

(3)将所得物置于聚丙烯试管中，加入5～9％氢氟酸水溶液，反应1～2小时，反应过程中要不断振荡，离心分离出固体粉末，用水和无水乙醇洗涤，真空干燥。

所述的分子筛是3A分子筛或NaZSM-5分子筛。

本发明利用化学镀在不同分子筛表面构建金属壳。构建的以分子筛为核的金属壳结构通过氢氟酸可以除去分子筛核，得到完整的纯金属壳结构。反应式如下：

        SiO₂+4HF→SiF₄+2H₂O

本发明成功地利用化学镀在分子筛表面构建金属壳，由于分子筛结构特殊，表面存在空洞结构，而且是由Si-O键组成，容易吸附金属离子。在进行化学镀过程中，首先分子筛吸附金属离子，用还原剂将其还原成金属，再利用金属自催化性能在分子筛表面构建金属壳。