[發(fā)明專利]一種單分散膠體粒子的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510093880.6
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104741050B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白鵬;吳萍萍;閻子峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所11399
• 代理人: 李建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單分散膠體粒子的制備方法，具體方法為水熱促進的雙水解法，屬于無機非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

單分散膠體粒子由于具有特殊的物理化學特性，在納米技術(shù)，光學，電學，醫(yī)療診斷，以及藥物釋放方面，引起了廣泛的興趣。在單分散膠體粒子的合成方面，人們已經(jīng)發(fā)明了一些有效的合成路徑，其中均勻沉淀法一直來都是一種最為簡單有效和成本低廉的方法。尤其是以尿素水解提高溶液pH值的方法一直被廣為使用。但是由于尿素水解過程中還要釋放出碳酸根離子，因此所得膠體粒子的化學成分的種類受到限制，一般所得產(chǎn)物都為堿式碳酸鹽材料。

等曾經(jīng)開創(chuàng)出一種普遍適用的單分散膠體粒子制備方法，叫做強制水解法。通過該方法，各種膠體粒子，如金屬(水合)氧化物，碳酸鹽，磷酸鹽，硫化物等，都成功地被合成出來。該方法的合成原理在于，多價金屬離子在水溶液中容易水解脫質(zhì)子化，由于脫質(zhì)子化過程是個吸熱過程，高溫有利于多價水合金屬離子的脫質(zhì)子化。通過脫質(zhì)子化，水合金屬離子先形成單核金屬絡(luò)合物，該絡(luò)合物進一步地聚合，形成單分散的膠體粒子。但是，通過檢查該方法的基本原理，我們不難發(fā)現(xiàn)該方法存在著較大的缺陷。在強制水解過程中，由于脫質(zhì)子化反應(yīng)的不斷進行，將造成氫離子在溶液中的富集，從而抑制了水解反應(yīng)的進行，使其不能進行到徹底的程度。由于強制水解法不能將金屬離子的水解反應(yīng)進行徹底，因此膠體粒子的收率將受到影響。實際上，很多研究者也發(fā)現(xiàn)，通過該方法合成的膠體粒子的產(chǎn)率較低。

因此，開發(fā)一種制備路線簡單，原料成本低，環(huán)境友好，膠體粒子收率高，膠體粒子化學成分多樣化的單分散膠體粒子制備方法具有重要的現(xiàn)實應(yīng)用價值，同時也具有很大的挑戰(zhàn)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要任務(wù)是針對傳統(tǒng)單分散膠體粒子制備方法存在的不足，提供一種制備路線簡單，膠體粒子收率高，普遍適用的單分散膠體粒子制備方法。本方法利用金屬強酸鹽和另外一種弱酸強堿鹽在水熱條件水解相互促進的基本原理，通過弱酸強堿鹽水解產(chǎn)生的氫氧根同步消耗金屬離子水解產(chǎn)生的氫離子，使金屬離子的水解大幅度促進，從而產(chǎn)生高收率的單分散膠體粒子。通過該方法可以合成一系列各種化學組成的膠體粒子。

具體步驟如下：

(1)將金屬強酸鹽溶解在去離子水中，形成澄清透明的溶液。該溶液命名為溶液一。

(2)將一種弱酸強堿鹽溶解在去離子水中，形成澄清透明的溶液。該溶液命名為溶液二。

(3)將溶液二加入到溶液一中，形成澄清透明的混合溶液，將該混合溶液在室溫下攪拌一定時間以保證兩種鹽的均勻混合。

(4)將混合溶液轉(zhuǎn)入到晶化釜中，同時將晶化釜放入烘箱中在一定溫度下進行水熱處理。

(5)水熱處理一定時間后，將晶化釜取出，冷卻。將所得固體產(chǎn)物分離出來，用去離子水進行洗滌，并在一定溫度下將固體干燥。最終所得固體產(chǎn)物即為單分散的膠體顆粒。

上述金屬強酸鹽，主要指一些能水解產(chǎn)生氫離子的金屬強酸鹽，如硫酸鹽，氯化鹽，硝酸鹽，高氯酸鹽，溴化鹽，碘化鹽等。

上述的金屬強酸鹽的濃度一般為0.1～0.5mol/L。

上述的弱酸強堿鹽，主要指能水解產(chǎn)生氫氧根離子的弱酸強堿鹽，如一些有機弱酸，無機弱酸的鈉鹽，鉀鹽等。

上述金屬強酸鹽和弱酸強堿鹽的摩爾比例可以根據(jù)金屬陽離子和弱酸陰離子的價態(tài)進行調(diào)節(jié)，一般為金屬強酸鹽：弱酸強堿鹽＝0.01～100.

上述的室溫攪拌時間為1‐24小時，優(yōu)選12‐24小時。

上述的水熱處理溫度為100‐350℃。

上述的水熱處理時間為2‐100小時。

上述的干燥溫度為40‐300℃。

上述的固體產(chǎn)物分離方式取決于顆粒大小，可以是離心分離，抽濾，膜分離等分離手段中的一種或者幾種。

上述的固體干燥方式可以是直接放入烘箱中干燥，也可以是冷凍干燥，超臨界干燥等各種干燥方式中一種或幾種。

本發(fā)明所制備的膠體粒子具有粒度分布均勻可控，形貌可調(diào)，粒子化學組成可調(diào)等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為實施例1中所得樣品的掃描電鏡照片；

圖2為實施例1中所得樣品的動態(tài)激光散射粒度分布圖；

圖3為實施例2中所得樣品的掃描電鏡照片；

圖4為實施例2中所得樣品的動態(tài)激光散射粒度分布圖；

圖5為實施例3中所得樣品焙燒前的透射電鏡照片；

圖6為實施例3中所得樣品焙燒后的XRD圖；