[发明专利]一种大孔径纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种大孔径纳米复合材料，其特征在于：该大孔径纳米复合材料是由大孔径的三维SiO₂超薄膜基体和分布在三维SiO₂超薄膜基体的三维孔道中的氧化锌纳米线组成的，其中氧化锌纳米线含量为大孔径纳米复合材料的30～50Wt%。

2.根据权利要求1所述的大孔径纳米复合材料，其特征在于所述三维SiO₂超薄膜基体的厚度为20～50nm，孔隙率为80%～95%，比表面积为100～140m²·g^-1，所述氧化锌纳米线的直径为10～20nm，长度为0.5～5μm，所述大孔径纳米复合材料的比表面积为120～170m²·g^-1。

3.根据权利要求1或2所述的大孔径纳米复合材料，其特征在于所述氧化锌纳米线为直线型或者弯曲型。

4.一种大孔径纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）三维骨架聚合物模板的制备：将质量比为1：4～1：2的环氧树脂和聚乙二醇混合并且加热到50～70℃，搅拌5～15分钟成透明溶液后，迅速加入与环氧树脂质量比为1：2～1：10的多胺液体，搅拌均匀后倒入聚四氟乙烯模具中定型，保持定型温度在50～70℃中1～2小时后形成白色的固状聚合物共混物，用纯水浸泡10～20小时后完全除去聚乙二醇相，留下三维骨架结构的环氧树脂，在室温下自然干燥1～5天；

2）三维SiO₂超薄膜基体的制备：将步骤1）制得的三维骨架结构的环氧树脂在正硅酸四乙酯中浸泡1～5小时，在氨水气氛中在25～35℃中暴露10～20小时后形成SiO₂/环氧树脂复合物，干燥1～5小时以除去生成的乙醇和吸附的氨水，在马弗炉中以10～20℃/min的升温速率升至600～900℃，保持10～60分钟即可得到三维SiO₂超薄膜基体；

3）氧化锌晶种的引入：将质量比为1：2～1：6的Zn(Ac)₂·2H₂O和聚乙二醇溶解在水中配成溶液，将上述三维SiO₂超薄膜基体浸泡到溶液中放置1.5～2.5小时，取出后在80～120℃的烘箱中烘1～3小时，然后在将样品放入马弗炉中在2.5～3.5小时内逐渐从200℃均匀升到650℃，即可将氧化锌晶种均匀引入；

4）氧化锌纳米线的生长：将Zn(NO₃)₂·6H₂O与过量的浓氨水反应，配成浓度为0.9～1.1mol/L的澄清的锌氨配合物水溶液，将上述引入晶种的二氧化硅大孔材料浸泡到溶液中放置1.5～2.5小时，然后将固体样品放入到密封的反应容器中，反应容器预先放置一些浸泡过硫酸溶液的硅胶，固体样品与硅胶隔离，设置温度为80～90℃，保温时间为10～14小时，通过气相扩散使氨气逐渐被硅胶上的硫酸吸收，大孔材料中的配合物重新转化成氢氧化锌，并均匀沉积在孔壁上，将反应容器的温度升高到95～105℃，继续保温20～28小时，即在晶种上生长出氧化锌纳米线。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述环己烷与正硅酸四乙酯的质量比为1：3～3：1。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述Zn(Ac)₂·2H₂O与聚乙二醇的质量比为1：3～1：6。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量为600、1000或2000中的一种或两种。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述三维SiO₂超薄膜基体的厚度为20～50nm，孔隙率为80%～95%，比表面积为100～140m²·g^-1。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述氧化锌纳米线的直径为10～20nm，长度为500～1000nm，所述大孔径纳米复合材料的比表面积为120～170m²·g^-1。