[发明专利]一种二氧化硅-稀土-二氧化钛杂化材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有核壳结构的二氧化硅-稀土-二氧化钛杂化材料的制备方法，其特征在于：

所述杂化材料包括二氧化硅、稀土络合物和二氧化钛，所述二氧化硅为核心，所述稀土络合物包裹在所述二氧化硅的外表面上形成第一层壳，所述二氧化钛包裹在所述稀土络合物的外表面上形成第二层壳；

所述杂化材料中二氧化硅、稀土络合物、二氧化钛的质量比为1:0.3:0.6-2:0.1:1.7，所述稀土络合物是稀土化合物在有机配体中形成的，所述有机配体包括第一配体和第二配体，所述稀土化合物、所述第一配体和所述第二配体的摩尔比为1:1:1-1:3:1，所述第一配体为2-噻吩甲酰三氟丙酮、二苯甲酰甲烷中的任意一种或两种，所述第二配体为1,10-菲罗啉、乙酰丙酮中的任意一种或两种；

所述杂化材料的制备方法包括以下步骤：

1）取稀土氧化物，添加强酸，搅拌，至溶解，加热，使晶体析出，至基本无液体，干燥，溶于有机溶剂中，制成浓度为0.08-0.12mol/L的稀土盐溶液；

2）取第一配体和第二配体，均添加有机溶剂分别制成第一配体溶液和第二配体溶液，第一配体溶液中第一配体的浓度为0.1-0.3mol/L，第二配体溶液中第二配体的浓度也为0.1-0.3mol/L；

3）取二氧化硅，溶于有机溶剂中，制成二氧化硅溶液，二氧化硅在二氧化硅溶液中的质量浓度为3×10^-3-5×10^-3g/mL；

4）取步骤3）所得的二氧化硅溶液，加入步骤2）所得的第二配体溶液，搅拌20-40min，然后加入步骤2）所得的第一配体溶液和步骤1）所得的稀土盐溶液中，稀土盐、第一配体和第二配体的摩尔比为1:1:1-1:3:1，搅拌5-7h，洗涤，干燥，得初产物，初产物中二氧化硅和稀土络合物的质量比为1:0.3-2:0.1；

5）将步骤4）所得的初产物，溶于有机溶剂中，制成第一溶液，初产物在第一溶液中的质量浓度为3.1×10^-3-5.6×10^-3g/mL；

6）在步骤5）所得的第一溶液中添加羟丙基纤维素和溶剂，羟丙基纤维素的添加量为初产物质量的4-6倍，溶剂的添加量为第一溶液体积的4-6倍，搅拌20-40min，得第二混合液；

7）取钛酸四丁酯为钛源，添加有机溶剂，制成钛酸四丁酯溶液，钛酸四丁酯与有机溶剂的体积比为1:8-3:8；

8）将步骤7）所得的钛酸四丁酯溶液添加到步骤6）所得的第二混合液中，钛酸四丁酯溶液与第二混合液的体积比为1:5-3:5，于80-90℃下，搅拌80-120min，洗涤，干燥，得杂化材料。

2.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅-稀土-二氧化钛杂化材料的制备方法，其特征在于：

所述二氧化硅的粒径大小为120-140nm，所述第一层壳的厚度为4-6nm，所述第二层壳的厚度为10-20nm。

3.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅-稀土-二氧化钛杂化材料的制备方法，其特征在于：

所述稀土络合物中的稀土元素为铕、铽、钕、钐、钆中的任意一种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的具有核壳结构的二氧化硅-稀土-二氧化钛杂化材料的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅微球的制备方法为：

取正硅酸乙酯，添加氨水和去离子水，再添加无水乙醇或甲醇，氨水、去离子水、无水乙醇或甲醇的添加量分别为正硅酸乙酯用量的4.5-5.5倍、1.8-1.2倍和40-60倍，搅拌4-8h，洗涤，于55-65℃下烘干，得二氧化硅微球。

5.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅-稀土-二氧化钛杂化材料的制备方法，其特征在于：

所述步骤1）中，强酸为浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸中的任意一种或几种，所述有机溶剂为无水乙醇、甲醇中的任意一种或两种。

6.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅-稀土-二氧化钛杂化材料的制备方法，其特征在于：

所述步骤1）中，加热采用的是油浴加热，油浴温度是40-60℃，干燥是在40-50℃的烘箱中完成的。