[发明专利]一种珊瑚状Zn-ZnO复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种珊瑚状Zn‑ZnO复合材料及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域。采用模板法和水热法相结合，先用CTAB作为模板剂，Zn(CH₃COO)₂作为锌源，采用模板法合成有序多孔ZnO粉末基体。然后，以合成的有序多孔ZnO为前驱体，氯化锌为矿化剂，采用水热法合成珊瑚状Zn‑ZnO复合材料。所制备的珊瑚状Zn‑ZnO复合材料较大的比表面积，所以气体吸附能力很强。通过扫描电子显微镜的观察可知，该材料具有独特的珊瑚状结构，形貌较好。该种新型纳米结构材料将具有重要的应用前景。本发明的方法简单易行，可以批量生产，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种珊瑚状Zn-ZnO复合材料及其制备方法。

背景技术

根据多孔材料孔径的大小，多孔材料可以分为三类,微孔材料、介孔材料和大孔材料，其中介孔材料一般是指孔径为2-50nm，孔隙率大于40％的孔道结构材料。从结构形式上看，介孔纳米材料可分为有序介孔材料和无序介孔纳米材料。从材料性质上看，介孔纳米材料可分为有机介孔纳米材料和无机介孔纳米材料；从化学组成上看，介孔纳米材料可分为硅基介孔材料和非硅基介孔材料。其中硅基介孔材料包括硅酸盐和硅铝酸盐等，主要用作催化剂的载体，吸附以及有机大分子的分离。非硅基介孔材料即为骨架组成是非硅的其他氧化物或金属等的介孔材料，如：过渡金属氧化物，磷酸盐和硫酸盐等。介孔材料之所以在化工、生物医药、环境以及航空航天等诸多领域都有着广泛的应用是源于它具有一些其他多孔材料所不具备的优良性质:(1)比表面积大，孔隙率高；(2)结构、骨架组成、性质以及形状具有多样性；(3)通过优化合成条件或后处理，可具有良好的热稳定性和水热稳定性。(4)孔径分布窄并可在一定范围之间系统调变；(5)表面富含不饱和基团；(6)具有良好的气体选择透过性以及渗透性；(7)颗粒可能具有规则外形，可以具有不同形体外貌，并且可以控制；(8)无机组分的多样性；(9)在微观结构上，介孔材料的孔壁为无定形，这与微孔分子筛的有序骨架结构有很大差别，但并不意味着孔壁一定不存在微孔；(10)孔道可作为“微型反应器”，用于组装以及合成具有各种优良性质的材料。

介孔材料的合成机理有多种，如：液晶模板机理，广义液晶模板机理，配位体辅助模板机理，协同机理，电荷密度匹配机理以及棒状自组装模型机理等，合成机理的多样性在一定程度上决定了制备方法的多样性，而模板法在多种制备方法中占据着较为重要的地位。模板法是以模板为主体构型去控制、影响和修饰材料的形貌和尺寸，进而决定材料性质的一种合成方法。常用的模板法有表面活性剂模板法，乳液模板法，胶态晶体模板法，生物模板法等，根据所用模板的性质不同，该方法可分为以分子间和分子内的弱相互作用维持其特定结构的软模板法和以共价键维持其特定结构的硬模板法。常用的软模板有胶束，乳液液滴，微囊和大分子聚集体等；硬模板有金属胶体粒子(Ag，Au)，无机化合物粒子(SiO₂粒子)，以及包括碳纳米管在内的各种金属，半导体纳米管等。目前这种方法已经成为制备介孔材料的主要方法之一。水热法是指在特制的密闭反应器中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压而进行无机合成与材料处理的一种有效方法，在复合材料的合成方面起到较为重要的作用。在水热反应中，水既可作为一种化学组分起作用并参与反应，又可以是溶剂和膨化促进剂，同时又是压力传递介质，通过加速渗透反应和控制其过程的物理化学因素来实现无机化合物的合成与改进。