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专利号: 201811434693X
申请人: 青岛大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 染料;涂料;抛光剂;天然树脂;黏合剂;其他类目不包含的组合物;其他类目不包含的材料的应用
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法,其特征在于:所述杂化材料包括二氧化硅、稀土络合物和二氧化钛,所述二氧化硅为核心,所述稀土络合物包裹在所述二氧化硅的外表面上形成第一层壳,所述二氧化钛包裹在所述稀土络合物的外表面上形成第二层壳;

所述杂化材料中二氧化硅、稀土络合物、二氧化钛的质量比为1:0.3:0.6‑2:0.1:1.7,所述稀土络合物是稀土化合物在有机配体中形成的,所述有机配体包括第一配体和第二配体,所述稀土化合物、所述第一配体和所述第二配体的摩尔比为1:1:1‑1:3:1,所述第一配体为2‑噻吩甲酰三氟丙酮、二苯甲酰甲烷中的任意一种或两种,所述第二配体为1,10‑菲罗啉、乙酰丙酮中的任意一种或两种;

所述杂化材料的制备方法包括以下步骤:

1)取稀土氧化物,添加强酸,搅拌,至溶解,加热,使晶体析出,至基本无液体,干燥,溶于有机溶剂中,制成浓度为0.08‑0.12mol/L的稀土盐溶液;

2)取第一配体和第二配体,均添加有机溶剂分别制成第一配体溶液和第二配体溶液,第一配体溶液中第一配体的浓度为0.1‑0.3mol/L,第二配体溶液中第二配体的浓度也为

0.1‑0.3mol/L;

3)取二氧化硅,溶于有机溶剂中,制成二氧化硅溶液,二氧化硅在二氧化硅溶液中的质‑3 ‑3

量浓度为3×10 ‑5×10 g/mL;

4)取步骤3)所得的二氧化硅溶液,加入步骤2)所得的第二配体溶液,搅拌20‑40min,然后加入步骤2)所得的第一配体溶液和步骤1)所得的稀土盐溶液中,稀土盐、第一配体和第二配体的摩尔比为1:1:1‑1:3:1,搅拌5‑7h,洗涤,干燥,得初产物,初产物中二氧化硅和稀土络合物的质量比为1:0.3‑2:0.1;

5)将步骤4)所得的初产物,溶于有机溶剂中,制成第一溶液,初产物在第一溶液中的质‑3 ‑3

量浓度为3.1×10 ‑5.6×10 g/mL;

6)在步骤5)所得的第一溶液中添加羟丙基纤维素和溶剂,羟丙基纤维素的添加量为初产物质量的4‑6倍,溶剂的添加量为第一溶液体积的4‑6倍,搅拌20‑40min,得第二混合液;

7)取钛酸四丁酯为钛源,添加有机溶剂,制成钛酸四丁酯溶液,钛酸四丁酯与有机溶剂的体积比为1:8‑3:8;

8)将步骤7)所得的钛酸四丁酯溶液添加到步骤6)所得的第二混合液中,钛酸四丁酯溶液与第二混合液的体积比为1:5‑3:5,于80‑90℃下,搅拌80‑120min,洗涤,干燥,得杂化材料。

2.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法,其特征在于:

所述二氧化硅的粒径大小为120‑140nm,所述第一层壳的厚度为4‑6nm,所述第二层壳的厚度为10‑20nm。

3.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法,其特征在于:

所述稀土络合物中的稀土元素为铕、铽、钕、钐、钆中的任意一种。

4.根据权利要求1‑3中任意一项所述的具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法,其特征在于,所述二氧化硅微球的制备方法为:取正硅酸乙酯,添加氨水和去离子水,再添加无水乙醇或甲醇,氨水、去离子水、无水乙醇或甲醇的添加量分别为正硅酸乙酯用量的4.5‑5.5倍、1.8‑1.2倍和40‑60倍,搅拌4‑8h,洗涤,于55‑65℃下烘干,得二氧化硅微球。

5.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法,其特征在于:

所述步骤1)中,强酸为浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸中的任意一种或几种,所述有机溶剂为无水乙醇、甲醇中的任意一种或两种。

6.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法,其特征在于:

所述步骤1)中,加热采用的是油浴加热,油浴温度是40‑60℃,干燥是在40‑50℃的烘箱中完成的。

7.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法,其特征在于:

所述步骤4)中,第二次的搅拌是在采用磁力搅拌器在室温下完成的,搅拌速度为500‑

800r/min。

8.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法,其特征在于:

所述步骤4)中,第一次的搅拌是在超声搅拌并在室温下完成,干燥温度为70‑90℃。

9.根据权利要求1所述的具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法,其特征在于:

所述步骤6)中,搅拌是在30‑40℃下完成的。

10.一种具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料,其特征在于:所述杂化材料是根据权利要求1‑9中任意一项所述的具有核壳结构的二氧化硅‑稀土‑二氧化钛杂化材料的制备方法制备而成。