[发明专利]一种制备氧化铟壳结构的方法及产品

说明书

本发明涉及一种制备氧化铟壳结构的方法及产品，制备方法是利用在高温水热条件下，碳酸氢铵发生双水解释放出OH^‑，在硫酸钠和柠檬酸的作用下，与溶液中的In³⁺反应生成无定型的前驱物，该前驱物以二氧化钛为模板进行沉积形成核壳结构。由于前驱物是无定型态，能够实现各向同性的沉积，从而使壳层结构均匀，前驱物经煅烧氧化处理生成氧化铟壳结构。制备的产品壳层具有多孔结构、大的比表面，能够应用在很多领域，如催化、气体传感领域等。本发明方法操作简单，条件温和，容易实现均匀的壳层包覆，并且壳层厚度可控，成本较低，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种制备二氧化钛-氧化铟核壳结构的方法及产品。

背景技术

氧化铟(In₂O₃)目前已经被用于日常生活的许多方面，作一为种非常重要的功能材料，可作为透明导电铟锡薄膜的主要原料，这种薄膜在液晶显示、节能玻璃、太阳能电池和收集器、车辆和飞行器风挡等方面有着重要用途。而且氧化铟能提高锌的析氢电位和电池的放电容量，减缓放电电池的析氢，因此被广泛应用于无汞电池中。

In₂O₃作为一种低电阻的n型半导体材料，具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性，是一种较好的气敏材料，因此被广泛应用于气体传感上。另一方面，In₂O₃也是优秀的光催化材料，具有光响应能力强、化学稳定性强、热稳定性强和容易合成各种微观形貌等优点，在光催化降解有机污染物方面具有很高的应用价值。

近年来，核壳结构这种复合结构被广泛报道。包覆在粒子外部的壳可以改变赋予粒子光、电、磁、催化等特性。例如，改变粒子表面电荷、赋予粒子功能化、增强表面活性，提高粒子稳定性并防止核与外部介质发生物理和化学作用。例如在光催化应用上，氧化铟作为壳时，可加速光电子由价带跃迁到减少导带的速度，降低光电子-空穴对的复合率，从而提高光催化剂的量子效率；增加表面活性位点，增强催化剂表面的吸附能力，从而使光催化材料在实际应用中性能优化。

现有制备氧化铟壳结构的方法多为利用固-液-气生长机制的方法合成氧化铟壳结构，但是存在能耗高，成本较高，要求各项工艺参数如温度梯度、氧气与铟蒸汽的过饱和比、携带气体的流速等，需要精确且恒定，形貌难控制，难以实现工业化生产。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种制备氧化铟壳结构的方法，本发明通过简单的水热法首先合成非晶的前驱物实现较好的壳层包覆，在通过后续热处理使壳层相变，这样得到的壳层具有大的比表面，能够应用在很多领域，如催化、气体传感领域等。制备方法利用水热法合成壳结构，操作简单，条件温和，成本较低，适合大规模生产。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种制备氧化铟壳结构的方法，其包括如下步骤：

S1、将NH₄HCO₃水溶液和InCl₃水溶液混合，形成溶液A；

S2、将Na₂SO₄和柠檬酸加于所述溶液A中，搅拌均匀形成溶液B；

S3、将所述溶液B加入二氧化钛纳米球后转移至密封的反应釜中加热反应，待反应结束后，冷却至室温，得到反应混合液C；

S4、将所述反应混合液C离心分离出沉淀后洗涤，将沉淀烘干；

S5、将所述烘干的沉淀煅烧，得到氧化铟包覆的二氧化钛纳米球的氧化铟壳结构。