[發明專利]一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法

有效

• 申請號: 201610277790.7
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105948117B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 周興平;萬盈盈
• 申請（專利權）人: 東華大學;周興平
• 主分類號: C01G27/02
• 分類號: C01G27/02;B82Y30/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于HfO2納米材料的制備領域，特別涉及一種以水熱法制備HfO₂納米顆粒的方法。

背景技術

HfO₂具有高的介電常數(塊體材料的介電常數為25，薄膜材料約為20.25)、大的禁帶寬度(～5.79eV)、高的反射系數(～2.9)、高的折射率(1.82～1.93)和抗激光損傷閾值、優異的化學穩定性和生物相容性。基于以上優異的性質，HfO₂在MOS柵極介電層、光學涂層、有機催化、固體電解質以及生物醫學等領域具有廣闊的應用前景。

Ananthakumar Ramadoss等人通過加熱或超聲輔助的溶膠-凝膠法制備了20nm左右的球形HfO₂納米粒子，但是得到的納米粒子團聚嚴重。溶膠-凝膠法是上世紀60年代發展起來的一種粉體材料制備方法，該法的優點是反應溫度低、易于控制、所得粉體純度高。劉建強【劉建強等，國家自然科學基金資助項目，2004,6(35)：730-733】等人用高溫固相法合成HfO₂納米粉體，高溫固相合成法是傳統的合成發光材料的方法，雖然有利于工業化生產，但這種方法成本高、對設備要求高，而且摻雜度不高，粒徑較大，得不到性能較好的粉體。水熱法是指在密閉體系如高壓釜中，以水為溶劑，在一定的溫度和水的自生壓力下，原始混合物進行反應的一種合成方法。該方法的最大優點是，能夠在較低的溫度下，直接從溶液中獲得晶粒發育完整的晶體，晶體的純度高、化學成分均勻、粒徑小、粒子尺寸分布好。由于其反應溫度較低，制備的粉體較為細小、均勻，因此倍受國內、外關注。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種以水熱法制備HfO₂納米顆粒的方法，本發明具有簡單方便，重復性好，可大量生產、成本低的特點；制備出的HfO₂納米顆粒粒徑分布均勻，具有良好的應用前景。

本發明的一種以水熱法制備HfO₂納米顆粒的方法，包括：

(1)將四氯化鉿溶解在水中，得到氧氯化鉿溶液；

(2)將氫氧化鈉溶液滴加到上述氧氯化鉿溶液中，得到前驅體溶液；

(3)將十二胺溶于溶劑中，得到十二胺溶液，然后和上述前驅體溶液混合，常溫磁力攪拌，得到混合溶液，然后進行水熱反應，分離、洗滌、干燥，即得HfO₂納米顆粒。

所述步驟(1)中四氯化鉿溶液的濃度為0.025M。

所述步驟(2)中氫氧化鈉溶液的濃度為0.20M。

所述步驟(3)中溶劑為乙醇；十二胺溶液的濃度為0.10M。

四氯化鉿溶液、氫氧化鈉溶液、十二胺溶液的體積比為5-9:7-12:1-3。

所述步驟(3)中常溫磁力攪拌時間為1-2h。

所述步驟(3)中水熱反應為：在反應釜中，160℃下反應24h。

所述步驟(3)中分離、洗滌為：在10000rmp下離心分離10min，得到的沉淀依次用去離子水和無水乙醇交替洗滌，超聲分散和離心。

所述步驟(3)中干燥溫度為60℃，干燥時間為12h。

所述步驟(3)HfO₂納米顆粒的粒徑大小為4nm。

有益效果

(1)本發明操作簡單，重復性好，可大量生產；

(2)本發明得到的HfO₂納米顆粒粒徑分布窄，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1是水熱法制備HfO₂納米顆粒的工藝流程圖；

圖2是水熱法制備HfO₂納米顆粒的X射線衍射圖；

圖3是實施例1中水熱法制備HfO₂納米顆粒的透射電鏡圖；

圖4是實施例2中水熱法制備HfO₂納米顆粒的透射電鏡圖；

圖5是水熱法制備HfO₂納米顆粒的紫外吸收圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1

1、稱取0.16g的四氯化鉿溶解于8mL去離子水中，得到氧氯化鉿溶液；