[发明专利]一种铜钴氧化物共掺杂氧化铝空球材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜钴氧化物共掺杂氧化铝空球材料及其制备方法，属于无机功能材料领域。该方法包括：将蔗糖、九水合硝酸铝、二点五水合硝酸铜、六水合硝酸钴溶解在去离子水中，室温下搅拌30~50分钟，得到澄清透明溶液；将透明溶液转移到带有聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，180~200^oC水热反应20~30小时得到水热反应产物A；将A抽滤得到黑棕色固体，分别用去离子水和无水乙醇洗涤数次后，于80~100^oC真空干燥5~8小时得到固体粉末B；将B置于箱式电阻炉中500~600^oC焙烧5~8小时，得到铜钴氧化物掺杂氧化铝空球材料。本发明方法操作简便、绿色环保、形态易于控制、产率高，在催化剂载体、药物传输、发光材料、化学传感器、制陶和颜料等领域具有难以估量的应用价值。

技术领域

本发明涉及中空结构的无机功能材料领域，具体涉及一种铜钴氧化物共掺杂氧化铝空球材料及其制备方法。

背景技术

氧化铝是一种重要的非金属材料，具有良好的热稳定性和可调控的酸性位点，可用于催化剂、吸附剂和过滤器等诸多领域。氧化铝具有多样结构，包括纳米棒、纳米管、纳米纤维、纳米微球、层状结构、有序介孔结构和空球结构等。与传统的实心结构相比，中空结构具有低密度、高比表面积、较短的离子扩散路径、低热膨胀系数以及低折光指数等特性，因此，具有空心结构的材料在催化剂载体、药物传输、封装生物大分子(蛋白质和酶等)、发光材料、化学传感器、制陶和颜料等领域具有难以估量的应用价值。

制备空球结构的方法大致可分为硬模板法、软模板法和无模板法，其中硬模板法需要经过多步反应，最终产率不理想。软模板法通常使用液体或气体作为模板，条件较难控制。无模板法价格高昂、合成过程冗长阻碍其在工业上的大规模应用。因此亟待开发一种操作简便、绿色环保、形态易于控制、产率高的多金属掺杂金属氧化物空球材料制备方法。

发明内容

为了解决以上现有生产方法的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种铜钴氧化物掺杂氧化铝空球材料及其制备方法。本发明所涉及的牺牲模板方法不仅大幅度简化操作过程，并且降低合成过程中材料的损失从而又可节省成本，此外，双金属的掺杂还可以极大优化材料的结构，为设计更加高效的负载型双金属材料提供了一个可行的思路。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种铜钴氧化物掺杂氧化铝空球材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将蔗糖、九水合硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)、二点五水合硝酸铜(Cu(NO₃)₂·2.5H₂O)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)共同溶解在去离子水中，室温(25～35℃)下搅拌30～50分钟，得到澄清透明溶液；

(2)将(1)所得澄清透明溶液转移到带有聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，在180～200℃温度下水热反应20～30小时得到水热反应产物A；

(3)将A抽滤得到黑棕色固体，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，于80～100℃真空干燥5～8小时得到固体粉末B；

(4)将B置于箱式电阻炉中，升温至500～600℃焙烧5～8小时，即可得到铜钴氧化物掺杂氧化铝空球材料；

优选地，步骤(1)中所述蔗糖与Al(NO₃)₃·9H₂O中Al的摩尔比为2:1。