[发明专利]一种含有非晶成分的中空多壳层材料的制备方法及应用

权利要求书

1.一种含有非晶成分的内外异质中空多壳层材料，其特征在于，所述内外异质中空多壳层材料外层含有非晶组分，内层为结晶组分。

2.根据权利要求1所述的内外异质中空多壳层材料，其特征在于，所述内外异质中空多壳层材料的尺寸为纳米级。

3.根据权利要求2所述的内外异质中空多壳层材料，其特征在于，所述内外异质中空多壳层材料的尺寸为600-800nm。

4.根据权利要求1所述的内外异质中空多壳层材料，其特征在于，所述内外异质中空多壳层材料为2-4层的多壳层结构。

5.权利要求1-4任一项所述内外异质中空多壳层材料的制备方法，其特征在于，通过控制不同离子半径的金属氧化物前驱体的掺杂过程，得到所述内外异质中空多壳层材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述内外异质中空多壳层材料的尺寸为所述制备方法通过金属氧化物前驱体的溶剂来调控多种金属氧化物前驱体在碳球模板中的分布以及含量，然后通过过度掺杂，使得丰度高的组分在内外壳层结晶，丰度低的组分在外壳层形成非晶相组分，去除碳球模板以后得到外层含有非晶组分，内层为结晶成分的内外异质中空多壳层材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将碳球模板和具有不同离子半径的金属氧化物前驱体加入至有机溶剂中，搅拌，经分离、洗涤、烘干得复合微球；

(2)去除所得复合微球的碳球模板，得所述内外异质中空多壳层材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳球模板粒径分布在2μm-4μm。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳球模板通过水热法制备。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述碳球模板按照以下步骤制备：

a、将蔗糖水溶液密封在反应釜中，加热；

b、冷却，抽滤，洗涤，干燥后得所述碳球模板。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为180-250℃，加热的时间为1-3h。

12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述金属氧化物前驱体至少为两种，一种为小离子半径，选自硝酸铈、氯化铈、醋酸镍、硝酸镍、硝酸铁、氯化铁中的至少一种，另一种具有大离子半径，选自氯化钨、四氯化钛、钛酸四丁酯、硝酸铝中的至少一种。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述金属氧化物前驱体为硝酸铈和四氯化钛。

14.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂为丙酮和/或N,N-二甲基甲酰胺，优选为丙酮。

15.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述搅拌的时间为3-9h，所述分离的方式为抽滤，步骤(1)中，所述洗涤为用丙酮洗涤3-5次，所述烘干的温度为60-80℃，烘干的时间为10-15小时。

16.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碳球模板通过以下步骤除去：

将复合微球密封在容器中，以设定加热速率加热至设定温度，保持。

17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述加热速率为3～5℃/min；所述加热温度为450-550℃；所述保持的时间为3～5h。