一种双层金属空心微球的制备方法

1.本发明涉及一种空心微球的制备方法，尤其涉及一种双层金属空心微球的制备方法，属于材料制备技术领域。


背景技术：

2.空心微球是一种粒径在纳米至微米级的内部具有中空结构的球壳型材料。金属空心微球不仅具有比表面积大、密度低、稳定性好和负载容量高等优势，且拥有着优异的光学、电学、磁学和电化学等特性。双层金属空心微球由于具有更大的比表面积故暴露出更多的活性位点，故在污水处理、生物医药、催化、太阳能电池、超级电容器和气体传感器等领域拥有着巨大的应用前景。
3.目前，双层金属空心微球制备的主要方法是模板法，先形成所需微纳米尺寸形状的模板，然后通过化学反应在微纳米模板表面生长膜层，随后去除模板，留下外部的膜层形成壳层结构。然而，模板法制备双层金属空心微球具有一定的局限性：硬模板法操作繁琐，原料消耗量大，故制造成本高，易对壳层结构造成破坏；软膜板法制备的模板尺寸不均一，进而导致空心微球的尺寸不一致；牺牲模板法制备的空心微球形状规则性差，难以形成双层壳结构，且组成壳层结构的材料通常需要与模板之间具有化学活性位点的配对才能球化和生长，这大大限制了壳层材料的选择，难以实现多种壳层材料的组合。因此，急需一种技术来同时提升双层金属空心微球的形状可控性、结构稳定性和材料选择的广泛性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种双层金属空心微球的制备方法，通过物理可控的成型方式大幅提高双层金属空心微球的结构稳定性和制备工艺的可控性，同时整个制备过程无需任何化学活性位点来触发，提升材料选择的广泛性和灵活性，且无任何环境污染源。
5.本发明的具体技术方案如下。
6.一种双层金属空心微球的制备方法，其特征在于，将金属液a水平注入到底部设有垂直吹气口的耐热室，并向耐热室的垂直吹气口中充入惰性气体，惰性气体向上的冲力使金属液a包覆着惰性气体被冲离耐热室，凝固后形成单层金属空心微球；随后将金属液b水平注入到下层设有水平吹气口和底部设有垂直吹气口的耐温室，向耐温室的水平吹气口中充入惰性气体使单层金属空心微球处于耐温室的垂直吹气口的正上方，同时向耐温室的垂直吹气口中充入惰性气体使单层金属空心微球垂直穿过金属液b，金属液b附着在单层金属空心微球表面，凝固后形成双层金属空心微球。
7.所述金属液a的材质为镍、铜、银、铝、铁、金、镁、锌、钠、钾、钙、铬、锡或钴。
8.所述金属液b的材质为镍、铜、银、铝、铁、金、镁、锌、钠、钾、钙、铬、锡或钴。
9.所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氡气。
10.本发明的有益效果在于：通过物理可控的成型方式和惰性气体引导相结合的策略大幅提升了双层金属空心微球的结构稳定性和制备工艺的可控性；整个制备过程无需任何
化学活性位点来触发，故提升了材料选择的广泛性和灵活性，即实现了双层金属空心微球的多种壳层材料的组合，同时避免了化学原料的引入，故无任何环境污染物的排放；此外，实现了内外层金属的冶金结合，且制备过程无任何副产物生成，工艺环保且可靠性强，适合工业化生产。
附图说明
11.图1为一种双层金属空心微球的制备过程示意图。
具体实施方式
12.如图1所示，将金属液a（锡液）水平注入到底部设有吹气口一的耐热室，并向耐热室的吹气口一中充入氩气，氩气在吹气口一中向上的冲力使金属液a（锡液）包覆着氩气被冲离耐热室，凝固后形成单层金属空心微球（外壳材质为锡）；随后将金属液b（铝液）水平注入到下层设有吹气口二和底部设有吹气口三的耐温室，向耐温室的吹气口二中充入氩气使单层金属空心微球（外壳材质为锡）处于耐温室的吹气口三的正上方，同时向耐温室的吹气口三中充入氩气使单层金属空心微球（外壳材质为锡）垂直穿过金属液b（铝液），金属液b（铝液）则附着在单层金属空心微球（外壳材质为锡）表面，凝固后形成双层金属空心微球（铝/锡双层空心微球：外壳外层材质为铝，外壳内层材质为锡）。
13.以上详细描述了本发明具有代表性的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种双层金属空心微球的制备方法，其特征在于，将金属液a水平注入到底部设有垂直吹气口的耐热室，并向耐热室的垂直吹气口中充入惰性气体，惰性气体向上的冲力使金属液a包覆着惰性气体被冲出耐热室，凝固后形成单层金属空心微球；随后将金属液b水平注入到下层设有水平吹气口和底部设有垂直吹气口的耐温室，向耐温室的水平吹气口中充入惰性气体使单层金属空心微球处于耐温室的垂直吹气口的正上方，同时向耐温室的垂直吹气口中充入惰性气体使单层金属空心微球垂直穿过金属液b，金属液b附着在单层金属空心微球表面，凝固后形成双层金属空心微球。2.根据权利要求1所述的一种双层金属空心微球的制备方法，其特征在于，所述金属液a的材质为镍、铜、银、铝、铁、金、镁、锌、钠、钾、钙、铬、锡或钴。3.根据权利要求1所述的一种双层金属空心微球的制备方法，其特征在于，所述金属液b的材质为镍、铜、银、铝、铁、金、镁、锌、钠、钾、钙、铬、锡或钴。4.根据权利要求1所述的一种双层金属空心微球的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氡气。

技术总结
本发明涉及一种双层金属空心微球的制备方法，其特征在于，将金属液A水平注入到底部设有垂直吹气口的耐热室，并向耐热室的垂直吹气口中充入惰性气体，惰性气体向上的冲力使金属液A包覆着惰性气体被冲出耐热室，凝固后形成单层金属空心微球；随后将金属液B水平注入到下层设有水平吹气口和底部设有垂直吹气口的耐温室，向耐温室的垂直吹气口中充入惰性气体使单层金属空心微球垂直穿过金属液B，金属液B附着在单层金属空心微球表面，凝固后形成双层金属空心微球。本发明通过一种双层金属空心微球的制备方法实现了内外层金属的冶金结合，且制备过程无副产物生成，工艺可控性和可靠性强，适合工业化生产。适合工业化生产。适合工业化生产。


技术研发人员：王剑 李梦瑶 廖慧敏
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：2022.11.17
技术公布日：2023/1/30