[0016] 图5为Zn0/ZnFe204/C纳米结构空心球的光催化性能图。
【具体实施方式】
[0017] 实施例1 (1) 将2. 97g六水硝酸锌加入到100 mL的N，N-二甲基甲酰胺中，制备浓度为0.1 M的 Zn离子的溶液。将5g碳球加入到上述溶液中，超声Ih使碳球充分分散，搅拌吸附36h后抽 滤，并用乙醇洗涤两次，之后将获得的样品置于90°C烘箱中，干燥24h ; (2) 将0. 404g九水硝酸铁加入到100 mL的N，N-二甲基甲酰胺中，制备浓度为0.0 lM 的Fe离子的溶液。将步骤（1)中干燥后得到的样品加入到上述溶液中，超声Ih使其充分 分散，搅拌吸附12h后离心，并用乙醇洗涤两次，之后将获得的样品置于90°C，干燥24h ; (3) 将步骤（2)中干燥后得到的样品在600°C下于空气中热处理48h，以去除碳球模板， 同时获得ZnOAnFe2O 4纳米结构空心球；其XRD图谱如图1所示； (4 )将步骤（3 )中得到的50mg的ZnOAnFe2O4纳米结构空心球加入到30mL浓度为 0. 5M的葡萄糖水溶液中，超声Ih使其充分分散，之后加热到KKTC，在搅拌的条件下，将水 挥发干。最后将得到的产物在惰性气体的保护下加热到600°C，并保温48h，即可得到ZnO/ ZnFe 204/C纳米结构空心球。
[0018] 本例制得的Zn0/ZnFe204/C纳米结构空心球由ZnOAnFe 2O4层和C层紧密构成，其 每层球壳的厚度都在10纳米以下，空心球直径为80~600纳米，ZnO和ZnFe 2O4的平均晶粒 尺寸在6纳米左右，结晶性能好，其SEM及TEM如图2、3所示，其N 2吸附-脱附曲线如图4 所示，可以看出该空心球比表面积大于200 m2/g。图5是该空心球结构与纯ZnO、纯ZnFe2O4 空心球的光催化性能对比图，可以看出本发明结构的空心球光催化性能明显高于另两种结 构。
[0019] 实施例2 (1)将0. 297g六水硝酸锌加入到100 mL的N，N-二甲基甲酰胺中，制备浓度为0.0 lM 的Zn离子的溶液。将0. 5gPS球加入到上述溶液中，超声0. 5h使PS球充分分散，搅拌吸附 12h后抽滤，并用乙醇洗涤两次，之后将获得的样品置于50°C烘箱中，干燥6h ; (2) 将0. 0404g九水硝酸铁加入到100 mL的N，N-二甲基甲酰胺中，制备浓度为0.0 OIM 的Fe离子的溶液。将步骤（1)中干燥后得到的样品加入到上述溶液中，超声0. 5h使其充 分分散，搅拌吸附4h后离心，并用乙醇洗涤两次，之后将获得的样品置于50°C，干燥6h ; (3) 将步骤（2)中干燥后得到的样品在400°C下于空气中热处理6h，以去除PS球模板， 同时获得ZnOAnFe2O 4纳米结构空心球； (4) 将步骤（3)中得到的IOmg的Zn0/ZnFe204纳米结构空心球加入到IOmL浓度为 0.0 lM的葡萄糖水溶液中，超声0. 5h使其充分分散，之后加热到60°C，在搅拌的条件下，将 水挥发干。最后将得到的产物在惰性气体的保护下加热到400°C，并保温6h，即可得到ZnO/ ZnFe 204/C纳米结构空心球。
[0020] 实施例3 (1) 将I. 485g六水硝酸锌加入到100 mL的N，N-二甲基甲酰胺中，制备浓度为0. 05M 的Zn离子的溶液。将3g SiO2球加入到上述溶液中，超声0. 75h使SiO 2球充分分散，搅拌 吸附24h后抽滤，并用乙醇洗涤两次，之后将获得的样品置于70°C烘箱中，干燥18h ; (2) 将0. 202g九水硝酸铁加入到100 mL的N，N-二甲基甲酰胺中，制备浓度为0. 005M 的Fe离子的溶液。将步骤（1)中干燥后得到的样品加入到上述溶液中，超声0. 75h使其充 分分散，搅拌吸附8h后离心，并用乙醇洗涤两次，之后将获得的样品置于70°C，干燥18h ; (3) 将步骤（2)中干燥后得到的样品在500°C下于空气中热处理28h，之后再浸入浓度 为IOM的NaOH溶液中保持12h，以去除SiO 2球模板，同时获得ZnO/ZnFe 204纳米结构空心 球； (4) 将步骤（3)中得到的30mg的ZnOAnFe2O4纳米结构空心球加入到20mL浓度为0. 2M 的葡萄糖水溶液中，超声0. 75h使其充分分散，之后加热到80°C，在搅拌的条件下，将水挥 发干。最后将得到的产物在惰性气体的保护下加热到500°C，并保温12h，即可得到ZnO/ ZnFe 204/C纳米结构空心球。
【主权项】
1. 一种ZnO/ZnFe 204/C纳米结构空心球，其特征在于该空心球的球壳从内向外依次 为Zn0/ZnFe 204层和无定型碳层，每层厚度均在10纳米以下；ZnO/ZnFe 204层中ZnO晶粒与 ZnFe2O4晶粒之间形成纳米异质结，ZnO和ZnFe 204的晶粒尺寸在6~10纳米，所述的空心球 的直径为80~600纳米。2. 制备如权利要求1所述的ZnO/ZnFe 204/C纳米结构空心球的方法，其特征在于包括 如下步骤： 1) 吸附Zn离子：将硝酸锌加入到DMF中，制备Zn离子浓度为0. 01~0.1 M的Zn离子吸 附液，将表面具有羧基和羟基的球状模板加入到上述溶液中，使球状模板含量为5g/L~50g/ L，超声0. 5h~lh使球状模板充分分散，搅拌吸附12~36h后抽滤，并用乙醇洗涤，之后将获 得的样品置于50~90°C烘箱中，干燥6~24h ;上述所述的球状模板为碳球、PS球或SiO2 球； 2) 吸附Fe离子：将硝酸铁加入到DMF中，制备Fe离子浓度为0. 001~0.0 lM的Fe离 子吸附液，将步骤1)中干燥后的样品加入到Fe离子吸附液中，超声0. 5h~lh使其充分分 散，搅拌吸附4~12h后离心，并用乙醇洗涤，之后将获得的样品置于50~90°C烘箱中，干燥 6 ~24h ; 3) 去除模板：将步骤2)中干燥后的样品在400~600°C下于空气中热处理6~48h，以 去除碳球模板或PS球模板，获得Zn0/ZnFe 204纳米结构空心球；或者将步骤2)中干燥得到 的样品在400~600°C下于空气中热处理6~48h后，再在60~100°C下浸入浓度为1~ 20M的NaOH溶液中保持1~24h，以去除SiO 2球模板，获得ZnO/ZnFe 204两层纳米结构空心 球； 4) 添加无定形碳层：将10~50mg步骤3)得到的的Zn0/ZnFe204纳米结构空心球加入 到10~30mL浓度为0. 01~0. 5M的葡萄糖水溶液中，超声0. 5h~lh使其充分分散，之后加热到 60~100°C，在搅拌的条件下，将水挥发干，将得到的产物在惰性气体的保护下加热到400~ 600°C，并保温6~48h，得到Zn0/ZnFe204/C纳米结构空心球。3. -种如权利要求1所述的ZnO/ZnFe 204/C纳米结构空心球的用途，其特征在于该纳 米空心球可用于锂离子电池、气体催化、光催化分解水制氢、光催化降解污染物或气敏传感 中。
【专利摘要】本发明公开的一种ZnO/ZnFe2O4/C纳米结构空心球，该空心球的球壳从内向外依次为ZnO/ZnFe2O4层和C层，每层厚度均在10纳米以下。本发明利用模板吸附方法，通过分步吸附和后续的水热及退火处理等步骤制备得到ZnO/ZnFe2O4/C纳米空心球结构。本发明制备的ZnO/ZnFe2O4/C纳米空心球结构核壳结构规整，且每层厚度可以调控，ZnO和ZnFe2O4的晶粒尺寸在6~10纳米，结晶性能好，且比表面积大于200？m2/g。本发明的方法简单、成本较低，利于工业化生产，在锂离子电池、超级电容器、气体传感和光催化分解水制氢等方面有很好的应用。
【IPC分类】B01J23/80, B82Y30/00, C01B3/04, B82Y40/00
【公开号】CN105126855
【申请号】CN201510412673
【发明人】朱丽萍, 宋辉, 李亚光, 楼子瑞
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月15日