[发明专利]一种利用核桃青皮粗提液制备核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用核桃青皮粗提液制备核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料的方法,利用核桃青皮提取物中丰富的植物多酚化合物，通过调控金属离子的种类，在以窄禁带半导体钒酸铋表面利用金属离子和植物多酚配位组装合成出了钒酸铋@金属‑植物多酚配合物核壳结构，并以此为基础，通过溶胶凝胶‑煅烧法设计合成核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料。本发明制备的钒酸铋@介孔二氧化硅核壳材料形貌规整，具有良好的稳定性，所用原料价廉易得，合成出的材料可广泛用于环保、催化、生物医药等领域。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种利用核桃青皮粗提液制备核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料的方法。

背景技术

植物多酚是一类广泛存在于植物体内的天然大分子化合物，被大量应用于制革、化工、医药等领域。植物多酚中的多个邻位酚羟基可以作为一种多基配体与金属离子发生配位反应，形成稳定的五元环螯合物，早在1974年T.L.Theis等就报道了这一现象(Environ.Sci.Technol.1974,8,569)。直到最近，墨尔本大学的Frank Caruso课题组首次报道了利用天然多酚和多种金属离子配位一步包覆在各种界面上从而可以生产结构多样的薄膜和胶囊(Science2013,341,154)。这种涂覆技术正用于越来越多功能材料的构建，这一新型的组装方法由于绿色廉价、快速便捷和良好的相容性将大大简化功能材料体系尤其是复杂功能体系的制备流程。目前，国内外对基于金属-多酚配位组装策略合成复合材料仅有少量的研究报道，对进一步设计和构筑多功能复合结构光催化材料更为鲜见。

因此，

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用核桃青皮粗提液制备核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料的方法。

本发明从一个全新的思路，利用核桃青皮提取物中丰富的植物多酚化合物(专利CN104055838采用超声波辅助提取工艺可以使得核桃青皮中的多酚得率高达55.473mg/g)，通过调控金属离子的种类，在以窄禁带半导体钒酸铋(BiVO₄)表面利用金属离子和植物多酚配位组装合成出了钒酸铋@金属-植物多酚配合物核壳结构，并以此为基础，通过溶胶凝胶-煅烧法设计合成核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料。本发明利用这种新的组装策略设计合成出的材料形貌新颖，结构规整并且比表面积大，而且价廉易得的核桃青皮因其含有丰富的多酚类化合物将在本发明中可望进行功能化转化和高值化利用，与金属离子配位构建出具有天然的微观孔道和网络结构的复合材料，可广泛用于环保、催化、生物医药等领域。目前还没有关于该类技术的报道，这为新材料的发展探索出一条新的道路。

具体的，本发明采用下述技术方案来实现：一种利用核桃青皮粗提液制备核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料的方法，包括以下步骤：1)通过水热法制备钒酸铋颗粒；2)将废弃的核桃青皮干燥粉碎，用95％乙醇提取得到核桃青皮粗提物；3)室温下通过核桃青皮粗提物中的植物多酚和金属离子配位在钒酸铋表面一步组装合成出钒酸铋@金属-植物多酚配合物核壳结构复合材料；4)以正硅酸乙酯为硅源，通过溶胶凝胶法将生成的二氧化硅包覆在钒酸铋@金属-植物多酚配合物核壳的表面，最后在空气气氛下焙烧去除金属-植物多酚配合物模板，得到核壳型钒酸铋@介孔二氧化硅复合材料。

详细步骤如下：

步骤1：按照核桃青皮粗提物与超纯水的比例为10～50g/L配置一定浓度的核桃青皮粗提液，加入预制好的1.23mmol BiVO₄(0.4g)样品，然后加入0.025～0.25mmol金属盐，室温下搅拌24～48小时，所得产品分离、洗涤和干燥，即得钒酸铋@金属-多酚配合物核壳结构复合材料；

步骤2：将步骤1所得的产品加入含有溴化十六烷三甲基铵(CTAB)和氨水的溶液中超声10～30分钟，随后正硅酸乙酯(TEOS)逐滴加入上述混合液中并在75-85℃晶化1-3小时；