[发明专利]一种磁场调制柯肯达尔效应制备中空/介孔纳米结构材料的方法

说明书

本发明公开了一种磁场调制柯肯达尔效应制备中空/介孔纳米结构材料的方法，在利用柯肯达尔效应制备中空/介孔纳米结构材料的过程中，其中的水热反应步骤是在外加磁场条件下进行的。本发明利用外加磁场在较低的温度下大大缩短了利用柯肯达尔效应从实心纳米结构材料到中空/介孔纳米结构材料的转化时间，对于降低反应制备成本有巨大的效益价值，符合当前节约能源和保护环境的发展主题。

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，尤其涉及一种磁场调制柯肯达尔效应制备中空/介孔纳米结构材料的方法。

背景技术

柯肯达尔（Kirkendall）效应是一种经典的用于合成中空/介孔纳米结构的方法，广泛用于各种纳米中空/介孔球的合成。通过这种方法合成的各种纳米中空结构应用广泛，在纳米催化剂，纳米反应器，药物输运，电极材料，光学材料等邻域得到了广泛应用。当前制备这种方法一般需要再高温，长时间反应。这无疑提高了商业制备成本。而磁场作为一种类似于温度，压力等的热力学参数，对大量的物理和化学过程都有重要影响。而且磁场对物质的作用是通过一种无接触的方式，操作简单方便。另外随着社会的快速发展，资源短缺和环境问题日益突出，通过缩短反应时间，降低反应成本，越来越成为工业生产的迫切需求。

一般情况下，利用柯肯达尔相应合成中空/介孔纳米结构功能材料都需要在高温，长时间反应。柯肯达尔（Kirkendall）效应主要涉及具有不同扩散系数的扩散对，在相互扩散的过程中，内部的核层材料向外扩散的速率大于外部的壳层材料向内扩散的速率，在扩散的过程中内部逐渐形成孔洞，最后孔洞聚合形成一个大的内部空腔。本发明是基于纳米结构材料通过柯肯达尔（Kirkendall）效应转化为中空/介孔纳米结构材料的过程中，通过外加磁场的辅助，促进上述的转化过程。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种磁场调制柯肯达尔效应制备中空/介孔纳米结构材料的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种磁场调制柯肯达尔效应制备中空/介孔纳米结构材料的方法，其特征在于，在利用柯肯达尔效应制备中空/介孔纳米结构材料的过程中，其中的反应步骤是在外加磁场条件下进行的。

所述的磁场调制柯肯达尔效应制备中空/介孔纳米结构材料的方法，包括以下具体步骤：

（1）将纳米结构材料预处理形成反应前驱体或者直接将纳米结构材料分散在液相反应物中,形成可以利用柯肯达尔效应形成中空或者介孔纳米结构材料的反应体系；

（2）将得到的可以利用柯肯达尔效应形成中空或者介孔纳米结构材料的反应体系在外加磁场中进行合成反应，得到中空/介孔纳米结构材料。

所述纳米结构材料为金属或无机非金属纳米结构材料。

所述纳米结构材料的的尺寸为50-500nm。

所述的外加磁场为稳态磁场或交变磁场。

所述稳态磁场的强度为不大于10T。

所述纳米结构材料为硅纳米颗粒，所述液相反应物为去离子水。

所述预处理方法是将硅纳米颗粒在800-1000℃，空气气氛下部分氧化。

所述的合成反应条件为180-200℃、5-10h。

本发明的优点是：

在利用柯肯达尔效应制备中空/介孔纳米结构材料的过程中，外加磁场可以促进核壳材料的相互扩散过程，从而加速内部孔洞的形成。

本发明是利用外加磁场在较低的温度下，大大缩短了利用柯肯达尔效应从实心纳米结构材料到中空/介孔纳米结构材料的转化时间。这对于降低反应制备成本有巨大的效益价值。符合当前节约能源和保护环境的发展主题。

附图说明