[发明专利]中空双金属纳米粒子/二氧化钛核壳结构及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种中空双金属纳米粒子/二氧化钛核壳结构，其特征是：以中空双金属纳米粒子为核，以二氧化钛为壳，中空双金属纳米粒子与二氧化钛之间具有空隙。

2.根据权利要求1所述的核壳结构，其特征是：所述中空双金属纳米粒子的粒径为5-20nm；中空双金属纳米粒子/二氧化钛核壳结构的粒径为10-40nm。

3.根据权利要求1或2所述的核壳结构，其特征是：所述中空双金属纳米粒子中，一种金属为较为活泼的金属，另一种金属为较为不活泼的金属，这两种金属的金属活泼性存在差异，较为活泼的金属能够将较为不活泼的金属的正价态离子还原为零价。

4.根据权利要求1或3所述的核壳结构，其特征是：所述中空双金属纳米粒子中的两种金属选自金、银、铂、钯、铜，优选为银和金；较为活泼的金属与较为不活泼的金属的摩尔比为：3.0~0.3：1，优选为2.0~0.5：1。

5.一种权利要求1-4中任一项所述的中空双金属纳米粒子/二氧化钛核壳结构的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1）将较为活泼的金属的前驱体和双亲嵌段共聚物溶解在有机溶剂中，形成胶束溶液；

（2）采用还原法将上述胶束溶液中的较为活泼的金属前驱体还原为较为活泼的金属纳米粒子，形成表面存在双亲嵌段共聚物的较为活泼的金属纳米粒子溶液；

（3）在搅拌下，将含有较为不活泼的金属的前驱体的溶液滴加到表面存在双亲嵌段共聚物的较为活泼的金属纳米粒子溶液中，通过置换反应形成表面存在双亲嵌段共聚物的中空双金属纳米粒子；

（4）通过溶胶-凝胶法在表面存在双亲嵌段共聚物的中空双金属纳米粒子表面包覆二氧化钛，形成表面存在双亲嵌段共聚物的中空双金属纳米粒子/二氧化钛核壳结构；

（5）除去表面存在双亲嵌段共聚物的中空双金属纳米粒子/二氧化钛核壳结构中的双亲嵌段共聚物，形成中空双金属纳米粒子/二氧化钛核壳结构。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：所述双亲嵌段共聚物为聚乙烯基吡啶-聚氧化乙烯嵌段共聚物、聚乙二醇-聚乙烯亚胺、聚氧化乙烯-聚（2-甲基恶唑啉）或聚乙烯基吡咯烷酮-聚乳酸。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征是：步骤（1）中，双亲嵌段共聚物中能与较为活泼的金属离子发生络合作用的嵌段中的重复结构单元与较为活泼的金属的前驱体的摩尔比为1：0.1~1.0，优选1：0.2~0.6；步骤（4）中，TiO₂溶胶所生成的TiO₂与双亲嵌段共聚物的体积比为0.05~0.15：1。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：所述较为活泼的金属和较为不活泼的金属的前驱体包括金属的盐或者金属的无机酸；步骤（2）中，所述还原法为采用紫外线辐照还原法进行还原，或者为加入还原剂进行还原；步骤（4）中，所述溶胶凝胶法是将二氧化钛的前驱体在盐酸或冰醋酸的催化下形成二氧化钛溶胶，将该溶胶滴加到表面存在双亲嵌段共聚物的中空双金属纳米粒子的溶液中，实现二氧化钛的包覆的方法；步骤（4）中，所述二氧化钛的前驱体包括钛酸异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸乙酰丙酮合钛或四氯化钛；步骤（5）中，通过紫外辐照降解、高温煅烧或等离子体刻蚀的方法除去双亲嵌段共聚物。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：步骤（3）中，置换反应的时间至少为20h；步骤（4）中，所述表面存在双亲嵌段共聚物的中空双金属纳米粒子在溶液中的浓度为0.01-0.05wt%。

10.一种权利要求1-4中任一项所述的中空双金属纳米粒子/二氧化钛核壳结构作为光催化降解有机物中的光催化剂的应用。