[发明专利]一种多壳层空心核壳立方结构的M1.8

说明书

本发明公开了一种多壳层空心核壳立方结构的M_1.8M′_1.2O₄@CeO₂复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：首先合成分散均匀的类普鲁士蓝金属有机框架材料MM′‑PBAs立方结构，然后将MM′‑PBAs在特定条件下高温焙烧，基于非均衡热处理法得到具有多壳层的过渡金属复合氧化物M_1.8M′_1.2O₄空心立方盒子，最后在M_1.8M′_1.2O₄表面组装由纳米晶粒组成的厚度可控的CeO₂壳层，得到M_1.8M′_1.2O₄@CeO₂核壳型空心立方盒子。本发明工艺简单，条件温和，产量高，不使用模板和额外的空化处理而直接得到多壳层空心结构材料，制得的材料不仅具有中空结构，比表面积大，同时多层空心结构能有效利用内部空间，提高底物分子与材料的接触面积，裸露更多的活性位点，催化氧化性能优越。

技术领域

本发明属于无机纳米材料及多相催化领域，涉及一种稀土-过渡金属复合氧化物，具体涉及一种多壳层空心核壳立方结构的M_1.8M′_1.2O₄@CeO₂复合材料及其制备方法。

背景技术

金属氧化物材料在催化、传感、储能等领域的应用与材料的结构有直接的关系。作为一种典型的结构，纳米或微米尺度的多壳层空心结构具有低密度、大比表面积、中空结构以及由纳米粒子构成的多壳层等特点，因而被广泛用于与表面性质相关的领域。

目前，制备具有多壳层非球状空心结构的金属氧化物，尤其是稀土-过渡金属复合氧化物的报道较少。根据已有文献报道，常规的多壳层空心结构的制备方法主要有软模板法和硬模板法两种。然而，基于表面活性剂形成的胶束、反胶束和微乳液滴等作为软模板时，为了使表面能最小化，通常趋向于形成球形结构，所以并不适用于非球形纳米结构(特别是多面体结构)的形成。即使是使用硬模板法制备非球形纳米结构也存在着一定的困难，例如如何在曲率变化较大的模板表面包覆上均匀的壳层。由于非球形模板可能存在不同的晶面，而不同的晶面具有不同的反应活性和晶体生长速率，使得均匀包覆变得比较困难。

已报道的以CeO₂为壳层的核壳纳米颗粒多是以贵金属例如Ag、Au、Pt、 Pd等纳米粒子为核，或者得到的复合金属氧化物空心结构产品分散性差，孔隙度低，不利于底物反应分子的传质扩散，并且难以实现形貌结构和化学组成的精细化调控，极大地限制了其在催化领域的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种多壳层空心核壳立方结构的M_1.8M′_1.2O₄@CeO₂复合材料的制备方法，不使用模板和额外的空化处理而直接得到多壳层空心结构。

本发明的另一目的是提供由上述方法制备的多壳层空心核壳立方结构的M_1.8M′_1.2O₄@CeO₂复合材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多壳层空心核壳立方结构的M_1.8M′_1.2O₄@CeO₂复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)称取过渡金属盐、表面活性剂溶于液体介质形成溶液A，称取有机配体溶于去离子水中，形成溶液B，其中金属离子与有机配体按照摩尔比1：(0.5～ 2)投料，在搅拌条件下将溶液B逐滴加入溶液A中，持续搅拌10～40min后，在室温下老化6～72h，经离心、洗涤、干燥后得到尺度均一的类普鲁士蓝 MM′-PBAs立方结构材料；