[发明专利]高比表面积有序大介孔尖晶石镓酸锌及其制备方法

说明书

本发明涉及高比表面积有序大介孔尖晶石镓酸锌，以及介孔氧化硅为硬模板来可控合成有序大介孔镓酸锌的方法。其特点是：比表面积为92‑138m²/g，孔径分布在10‑12nm。本发明方法的优点在于：1)通过水热法制备具有较大孔壁联通孔的介孔氧化硅，采用纳米浇筑法使前驱体可以较为顺利地进入孔道中，在刻蚀模板后可以很好的复制得到有序大介孔镓酸盐；2)本发明所得的镓酸锌材料孔径可以达到10.7nm，孔壁厚度约为5nm，大的孔径有利于分子的传输与扩散；比表面积高达138m²/g，能够提供更多的表面活性位点。3)本发明制备的镓酸锌材料在降解染料等污染物具有很好的效果，另外在光催化产氢方面也有较好的效果。

技术领域

本发明涉及高比表面积有序大介孔尖晶石镓酸锌，以及介孔氧化硅为硬模板来可控合成有序大介孔镓酸锌的方法。

背景技术

自日本研究人员和Mobil公司的科学家在20世纪90年代首次报道介孔材料的合成以来，对介孔材料进行的研究引起了人们的极大关注；后来StuCky团队的硅基SBA系列在介孔材料的孔尺寸方面做了进一步提升。纳米材料在尺寸已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现出的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。另外介孔结构也具有比表面积大、孔径可调、孔连通性好等性能。在过去的几十年里，介孔材料所提供的独特的多孔结构彻底改变了许多研究领域。

其中，(非硅基)介孔材料如介孔金属氧化物材料等具有更为广泛的用途，其合成有两种即软模板法和硬模板法，其中应用更为广泛的是硬模板法，这种方法是以已经成型的无机介孔材料如氧化硅作为模板，一般是多孔的氧化硅模板，之后往孔道内填充前驱体，再以物理或者化学的方法除去模板，得到反相填充的有序介孔材料，目前所合成的各种介孔材料广泛应用于传感、癌症治疗、组织工程、催化氧化、离子电池和太阳能电池等领域。

有序氧化硅模板一般是通过加入表面活性剂，利用表面活性剂的亲疏水特性，使硅源可以排布表面活性剂胶束的疏水端，水热形成孔道后，然后将其孔道里的表面活性剂除去，如此才能使用其作为模板来制备其他如金属氧化物等有序介孔材料。一般来说，除去作为硬模板的二氧化硅的方法一般是用氢氧化钠溶液或者氢氟酸溶液，使其发生反应来进行刻蚀。

镓酸锌材料的合成多是通过溶剂热，溶胶-凝胶等方法合成纳米花或者纳米颗粒，但是目前很少有材料报道有序大介孔ZnGa₂O₄对光催化性能的影响。ZnGa₂O₄的高光催化性能是由于其独特的电子结构。Zhang等人报道了用用溶胶凝胶法制备的ZnGa₂O₄对亚甲基蓝有较好的降解性能，45min降解97％(Zhang W,Zhang J,Lan X,et al.Photocatalyticperformance of ZnGa2O4 for degradation of methylene blue and its improvementby doping with Cd[J].Catalysis Communications,2010,11(14):0-1108.)；Sun等人报道了用一种快速简便的微波辅助水热法合成了ZnGa₂O₄，具有比P25更优异的降解染料性能(Sun M,Li D,Zhang W,et al.Rapid microwave hydrothermal synthesis of ZnGa2O4with high photocatalytic activity toward aromatic compounds in air and dyesin liquid water[J].Journal of Solid State Chemistry,2012,190(none):135-142.)。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高比表面积有序大介孔尖晶石镓酸锌，在降解染料等污染物方面具有很好的效果；