[发明专利]一种单分散空心结构蓝色ZrO2

权利要求书

1.一种单分散空心结构蓝色ZrO₂材料，所述材料在自然光下呈蓝色，形貌为空心球结构，内部直径为240-280nm，壳层厚度为20-15nm，其尺寸分布均一，呈单分散性，所述壳层上分布无定形碳，其中无定型碳与壳层中ZrO₂嵌入在一起。

2.一种单分散空心结构蓝色ZrO₂的制备方法，以正硅酸四乙酯为前驱体，氨水为催化剂合成SiO₂球模板，再在SiO₂模板球外表面包覆ZrO₂壳层，通过碱性溶液部分刻蚀SiO₂球模板、惰性气氛中高温处理以及氢氧化钠溶液刻蚀完全移除SiO₂模板即得。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1)：正硅酸四乙酯与无水乙醇和去离子水混合搅拌均匀；

步骤2)：向步骤1)中加入一定量浓氨水，搅拌、离心、洗涤、分离得SiO₂球模板；

步骤3)：将步骤2)中得到的SiO₂球模板分散在适量的无水乙醇中得SiO₂悬浮液备用；

步骤4)：向步骤3)中的SiO₂悬浮液加入一定体积的去离子水和适量的羟丙基纤维素，搅拌溶解均匀；

步骤5)：配制正丁醇锆与乙醇的混合溶液，并将其缓慢加入到步骤4)体系中，搅拌后离心、洗涤、分散于一定体积的去离子水中；

步骤6)：向步骤5)中得到的分散液加入一定体积的氢氧化钠溶液，搅拌20～30分钟，离心、洗涤并分散在一定体积的去离子水中；

步骤7)：向步骤6)中得到的分散液加入一定体积的盐酸溶液，搅拌20～30分钟，离心、洗涤、室温干燥；

步骤8)：将步骤7)干燥后的样品置于惰性气氛中高温热处理，自然冷却；

步骤9)：将步骤8)热处理后的样品分散在一定浓度的氢氧化钠溶液中，90±5℃下回流2～4小时去除SiO₂模板，离心洗涤、干燥后即得到空心结构蓝色ZrO₂材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述的乙醇与正硅酸四乙酯的体积比为20:1～30:1，去离子水与正硅酸四乙酯的体积比为4:1～6:1。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述的浓氨水的质量浓度为26％～28％，浓氨水与正硅酸四乙酯的体积比为0.80:1～0.85:1。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤4)中，所述的去离子水与步骤1中所述的正硅酸四乙酯的体积比为0.1:1～0.3:1；羟丙基纤维素的质量与正硅酸四乙酯的体积之比为50mg:1mL～60mg:1mL。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤5)中，正丁醇锆与步骤1中所述的正硅酸四乙酯的体积比为0.5:1～0.45:1，正丁醇锆与乙醇的体积比为1:9～1:10，混合溶液滴加速度0.1～0.5mL/min，去离子水与步骤1)中所述的正硅酸四乙酯的体积比为20:1。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤6)中，所述的氢氧化钠溶液的浓度为2～3mol/L，氢氧化钠溶液与步骤1)中所述正硅酸四乙酯的体积比为1:1～1.5:1，去离子水与步骤1)中所述的正硅酸四乙酯的体积比为10:1。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤7)中，所述的盐酸溶液的浓度为0.5～1mol/L，盐酸溶液与步骤1)中所述正硅酸四乙酯的体积比为2:1～1:1。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤8)中，所述的惰性气氛为氮气或氩气，高温热处理温度为500～800℃，高温热处理时间为2～4小时；优选地，步骤9中，所述的氢氧化钠浓度为0.1～1mol/L。