[发明专利]一种内含金纳米颗粒的二氧化钛空心球的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及内含金纳米颗粒的二氧化钛空心球的制备方法。

背景技术：

美国《科学》杂志(Science，2004年第3卷，第711-714页)报道了利用类似于丁达尔效应的技术，成功制备出氧化钴或者硒化钴空心球结构和氧化钴壳包覆铂颗粒核的核壳结构。但该空心球采用的前驱物为八羰基钴，成本高，毒性大，不适合大规模工业化生产。

美国化学会《郎格缪尔》杂志(Langumir，2006年，22卷，第1307-1310页)报道了采用密闭体系水解法，在低于200℃制备出均匀的二氧化钛包覆银纳米线核壳结构。但此方法制备的线状核壳结构既非封闭结构，也非空心线状核壳结果，对于以后在药物释放等领域的应用存在一定的困难。

《美国化学会志》(Journal Of The American Chemical Society，2003年，125卷，第2384-2385页)报道了利用二氧化钛作牺牲模板制备可移动内核金颗粒的高分子核壳结构。但由于产物的外壳高分子功能单一，内核金颗粒大小一定，不利于产品的以后应用。

发明内容：

本发明提出一种简单易行的制备内含金纳米颗粒的二氧化钛空心球的方法，以克服现有技术的上述缺点。此制备方法至今未见文献报道。

这种内含金纳米颗粒的二氧化钛空心球的制备方法，按照先取0.2g糖类化合物溶于水中配成浓度为0.005-0.04摩尔/升的溶液，再滴加350-2500微升浓度为0.01-0.4厚尔/升的氯金酸水溶液，于160-200℃密闭反应6-20小时，得到含有金核的碳球；其特征在于：取该含有金核的碳球1g按2.5-20g/L分散至无水乙二醇或无水丙三醇中，先滴加30-500微升浓度在0.01-2摩尔/升的硝酸溶液，再以10-100微升/分钟的度滴加浓度为0.1-3摩尔/升的钛酸四正丁酯500-5000微升，在100-180℃硅油浴田流60-180分钟，所得沉淀经600-800℃煅烧60-200分钟，即得最终产物。

所述糖类化合物包括葡萄糖、麦芽糖或蔗糖。

本发明方法中制备单分散性的碳球是靠控制反应温度160-200℃来实现的。如果反应温度低于160℃，则得不到碳球，而是得到大量的碳纤维；如果反应温度高于200℃，则会焦化严重，导致碳球和碳纤维的共生。

本发明方法中所制备二氧化钛空心球外壳的形成是靠在含金核碳球浓度在2.5-20g/L时控制钛酸四正丁酯的加入量在500-5000微升和控制滴加速度在10-100微升/分钟来实现的。如果钛酸四正丁酯的加入量在500微升以下，则外层的二氧化钛壳层未形成，不能形成空心球；如果钛酸四正丁酯的加入量在5000微升以上，则会因二氧化钛过量而导致二氧化钛不是在碳球外表面沉积，而是形成二氧化钛颗粒。如果滴加速度小于10微升/分钟，则会导致不能形成空心球；如果滴加速度大于100微升/分钟，则会使二氧化钛水解过快，导致形成大量的二氧化钛颗粒。

本发明制备方法中二氧化钛空心球外壳的厚度是通过调节回流温度在100-180℃和回流时间在60-180分钟来调控的。如果回流温度低于100℃，则会导致钛酸四正丁酯的水解速度变慢，不能很好地吸附在碳球外壁，从而形成大量的颗粒；如果回流温度高于180℃，则会导致钛酸四正丁酯的水解速度太快，来不及吸附在碳球外壁，从而也形成大量的颗粒。如果回流时间短于60分钟，会导致钛酸四正丁酯水解不完全，不能很好地完全吸附在碳球外壁，从而形成大量的颗粒；而回流时间超过180分钟没有必要，因为此时正钛酸丁酯已完全水解，时间过长只会导致能源的浪费。

本发明将煅烧时间控制在60-200分钟。如果短于60分钟，则中间的碳球不能完全除去，不能形成空心球结构；在200分钟以后，碳球已经完全除去，时间过长只会导致能源的浪费，没有必要。

本发明中的煅烧温度控制在600-800℃。温度低于600℃，碳球不能完全燃烧除去，不能够形成空心球结构；高于800℃会导致能源的浪费，没有必要。

由于本发明利用碳球表面的功能团吸附钛酸四正丁酯前驱物，相比于现有技术采用密闭体系高温水解钛酸四正丁酯，利用回流技术能够较精确地控制钛酸四正丁酯的水解速度。本发明方法能够制备得到内含金颗粒的二氧化钛空心球，此空心球为密闭结构，且腔体内部具有可供金核移动的密闭体积，这将为此产物在药物释放领域的应用提供条件。

附图说明：

图1为实施例1产物的X衍射图(XRD)；

图2为实施例1产物的场发射扫描电子显微镜(SEM)照片；