[发明专利]类三明治空心结构金属氧化物@贵金属纳米粒子@金属氧化物催化剂、制备方法及其用途

权利要求书

1.一种类三明治空心结构金属氧化物@贵金属纳米粒子@金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)采用溶胶-凝胶法制备尺寸均一的球形SiO₂模板；

(2)采用溶胶-凝胶法在球形SiO₂模板表面包覆金属氧化物壳层，得到SiO₂@金属氧化物的溶液；

(3)通过静电作用吸附贵金属纳米粒子至壳层表面，得到SiO₂@金属氧化物@贵金属纳米粒子；

(4)采用溶胶-凝胶法在贵金属纳米粒子的表面包覆金属氧化物壳层，得到SiO₂@金属氧化物@贵金属纳米粒子@金属氧化物；

(5)采用水热法实现对无定型金属氧化物壳层晶化和SiO₂模板的脱除，得到类三明治空心结构金属氧化物@贵金属纳米粒子@金属氧化物催化剂。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物为TiO₂、ZrO₂、CuO、ZnO或CeO₂中的任意一种或者至少两种的组合；

优选地，所述贵金属为Au、Pt或Pd中的任意一种或者至少两种的组合。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述方法为：

将硅基前驱体和去离子水混合均匀，再加入碱性溶剂和醇溶剂的混合溶剂，在室温下搅拌，然后离心，洗涤，真空干燥，得到尺寸均一的球形SiO₂模板；

优选地，所述硅基前驱体选自正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或正硅酸丁酯中的任意一种或者至少两种的混合物；

优选地，所述碱性溶剂为氨水；

优选地，所述硅基前驱体、碱性溶剂、去离子水和醇溶剂的体积比为(0.8-1.5):(0.6-1.2):(3-6):(15-30)；

优选地，所述醇溶剂为乙醇或/和异丙醇；

优选地，在室温下磁力搅拌，磁力搅拌的时间为9-15h。

优选地，采用乙醇进行洗涤，洗涤次数为1～5次，优选3次。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述方法为：

将球形SiO₂模板分散于含有羟丙基纤维素的乙醇和去离子水的混合溶液中，在室温下搅拌，将金属氧化物前驱体和乙醇的混合液用注射泵注射入上述混合液中，将得到的混合溶液加热回流，最后将产物进行离心，洗涤，得到SiO₂@金属氧化物的胶体溶液；

优选地，所述SiO₂和羟丙基纤维素的质量比为2～5；

优选地，所述金属氧化物前驱体为钛酸四丁酯、丁醇锆、醋酸铜、醋酸锌或醋酸铈中的任意一种或者至少两种的混合物；

优选地，所述金属氧化物前驱体和总的乙醇的体积比为1:30～1:25；

优选地，所述金属氧化物前驱体和去离子水的体积比为10:1～15:1；

优选地，在室温下磁力搅拌，磁力搅拌的时间为20～60min；

优选地，所述加热回流的温度为75～90℃；

优选地，所述加热回流的时间为1.5～4h；

优选地，采用乙醇进行洗涤，洗涤次数为1～5次，优选3次。

5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述方法为：

将贵金属纳米粒子分散至去离子水中，形成贵金属胶体溶液，然后将SiO₂@金属氧化物的溶液逐渐滴加到上述贵金属胶体溶液中，超声处理，然后在室温下搅拌，最后经离心、洗涤和真空干燥，得到SiO₂@金属氧化物@贵金属纳米粒子；

优选地，在室温下磁力搅拌，磁力搅拌时间为20～40h；

优选地，采用乙醇进行洗涤，洗涤次数为1～5次，优选2次。