[发明专利]四氧化三钴/五氧化二钽纳米异质结构空心球、其制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种四氧化三钴/五氧化二钽纳米异质结构空心球，该空心球球壳由五氧化二钽纳米颗粒构成，四氧化三钴纳米颗粒附着在球壳表面，四氧化三钴和五氧化二钽形成异质结，球壳厚度在5nm，纳米颗粒大小为2到10nm，空心球直径在80～500nm。本发明利用模板吸附方法通过配置不同金属离子溶液和后续的退火处理制备得到纳米异质结构空心球。空心球比表面积为70.6m²/g，为多孔结构。将本发明的四氧化三钴和五氧化二钽的纳米异质结构空心球涂覆在已经镀好电极的绝缘衬底上可以直接用于测试乙醇气体。本发明制备的空心球，克服了传统的半导体金属氧化物无法直接在室温下检测乙醇的问题，并且，生产成本低，效率高，操作过程简单可控。

主权项

1.一种四氧化三钴/五氧化二钽的纳米异质结构空心球的制备方法，其特征在于，空心球的球壳由五氧化二钽纳米颗粒构成，四氧化三钴纳米颗粒附着在球壳表面，四氧化三钴和五氧化二钽在球壳表面形成异质结，所述钽原子与钴原子的摩尔比为1:1～5:1，纳米颗粒大小为2到10nm，空心球直径在80~500nm；其制备方法包括如下步骤：(1)配置吸附溶液：将含钽的金属盐溶液溶于溶剂中，配置成钽金属离子摩尔浓度为0.001~10M的吸附溶液，所述的金属盐为含钽的醋酸盐，氯化盐，硝酸盐，硫酸盐或酯盐，所述的溶剂为去离子水、乙醇、甲醇、乙二醇或甲酰胺；(2)吸附：将表面具有羧基和羟基的球状模板浸入步骤(1)的吸附溶液中，使其含量为1g/L~100g/L，超声使球状模板充分分散，搅拌吸附2~48h，所述的球状模板为碳球，PS球，或SiO2球；(3)配置吸附溶液：将含钴的金属盐溶液溶于溶剂中，配置成金属离子摩尔浓度为0.001~10M的吸附溶液，所述的金属盐为含钴的醋酸盐，氯化盐，硝酸盐，硫酸盐或酯盐，所述的溶剂为去离子水、乙醇、甲醇、乙二醇或甲酰胺；(4)吸附：将步骤(2)后的球状模板浸入(3)的吸附溶液中，使其含量为1g/L~100g/L，超声使球状模板充分分散，搅拌吸附2~48h；(5)除模板：将步骤(4)中干燥后的碳球或PS球在300~800oC下空气中热处理3~48h去除碳球或者PS球模板，获得空心球壳体；或将步骤(4)中干燥后的SiO2球在300~800oC下空气中热处理3~48h后，再在20~100oC下浸入浓度为1~20M的NaOH溶液中保持0.5~24h去除SiO2球模板获得空心球壳体；(6)退火：将步骤(5)制得的空心球体置于400~800oC下在空气中退火2~20h，获得四氧化三钴/五氧化二钽的纳米异质结构空心球。