[发明专利]一种金属氧化物/金属硫化物纳米空心球及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种金属氧化物/金属硫化物核壳异质结纳米空心球，其特征在于所述的空心球直径为100-600nm，空心球球壳内层为金属氧化物多晶层，外层为金属硫化物多晶层，金属氧化物多晶层与金属硫化物多晶层之间形成异质结，每层的厚度在10nm以下，每层中晶粒尺寸在10nm以下。

2.根据权利要求1所述的金属氧化物/金属硫化物核壳异质结纳米空心球，其特征在于所述的金属氧化物选自Al、B、Bi、Ba、Ca、Co、Cr、Ce、Cu、La、Ni、Fe、Zn、Sn、Rh、W、Ta、Ti、V、Hf、Mn、Mo、In、Li、Ge、Se、Zr、Mg、Ga或Si的氧化物；所述的金属硫化物选自Bi、Ba、Co、Cr、Ce、Cu、La、Ni、Fe、Zn、Sn、W、Ta、Ti、V、Hf、Mn、Mo、In、Ge、Se、Zr、Mg、Ga或Cd的硫化物。

3.制备如权利要求1所述的金属氧化物/金属硫化物核壳异质结纳米空心球的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）配置氧化物金属吸附液：

将氧化物金属盐溶于溶剂中，配成金属离子浓度为0.01～10M的氧化物金属盐溶液，所述的金属盐选自Al、B、Bi、Ba、Ca、Co、Cr、Ce、Cu、La、Ni、Fe、Zn、Sn、Rh、W、Ta、Ti、V、Hf、Mn、In、Li、Ge、Se、Zr、Mg、Ga或Si的醋酸盐、氯化盐、硝酸盐、硫酸盐或酯盐，所述的溶剂为去离子水、乙醇、甲酰胺或乙二醇；

2）吸附：将表面具有羧基和羟基的碳球、PS球或SiO₂球模板浸入步骤1）的吸附溶液中，使球状模板含量为1g/L~100g/L，超声使球状模板充分分散，搅拌吸附2~48h后离心或抽滤，于40～100℃干燥2～48h，获得吸附后的球状模板；

3）去除模板：将步骤2）中干燥后的碳球或PS球在300～800℃下热处理3～60h去除碳球模板或PS球模板获得金属氧化物空心球；或者将步骤2）中干燥后的SiO₂球在300～800℃下热处理3～60h后，再在20～100℃下浸入浓度为1～20M的NaOH溶液中保持0.5～24h，去除SiO₂球模板获得金属氧化物空心球；

4）添加吸附剂：在每30mL的浓度为0.1~0.5M的葡萄糖水溶液中加入20~50mg步骤3）的金属氧化物空心球，超声使其分散后放入水热釜中，在160~180℃下反应3~4h，冷却到室温后，离心、清洗并于40～100℃下干燥2～48h，获得表面具有吸附剂的金属氧化物空心球；

5）配置硫化物金属吸附液：将硫化物金属盐溶于溶剂中，配置成金属离子浓度为0.01～10M的硫化物金属盐溶液，所述的金属盐选自Bi、Ba、Co、Cr、Ce、Cu、La、Ni、Fe、Zn、Sn、W、Ta、Ti、V、Hf、Mn、In、Ge、Se、Zr、Mg、Ga或Cd的醋酸盐、氯化盐、硝酸盐、硫酸盐或酯盐，所述的溶剂为去离子水、乙醇、甲酰胺或乙二醇；

6）吸附：将步骤4）的表面具有吸附剂的金属氧化物空心球浸入步骤5）的吸附溶液中，使金属氧化物空心球含量为0.5g/L~100g/L，超声使其充分分散，搅拌吸附2~48h后离心或抽滤，于40～100℃下干燥2～48h，获得吸附后的样品；

7）去除吸附剂：将步骤6）中干燥后的样品在400～500℃下热处理3～8h，获得金属氧化物/金属氧化物核壳空心球；

8）硫化：在每30mL的去离子水中加入20~50mg步骤7）的金属氧化物/金属氧化物核壳空心球及0.5~2g硫代乙酰胺，搅拌至混合均匀放入水热釜中，在160~180℃下反应6~10h，冷却到室温后，离心、清洗并于40～100℃下干燥2～48h，获得金属氧化物/金属硫化物核壳异质结纳米空心球。

4.一种如权利要求1所述的金属氧化物/金属硫化物核壳异质结纳米空心球的用途，其特征在于该空心球在光催化、气体催化和气敏传感中的应用。