[發(fā)明專利]金屬氧化物納米材料的綠色制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810170300.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN108408694A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐偉;夏鵬;孫倩;張輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B13/36
• 分類號(hào): C01B13/36;B82Y40/00;C01G9/02;C01G53/04;C01G23/04
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體為金屬氧化物納米材料的綠色制備方法。本發(fā)明以“金屬離子?硫氰酸根”體系為前驅(qū)體，室溫下與堿水溶液反應(yīng)形成產(chǎn)物。制得的金屬氧化物納米材料采用密封包裝形成產(chǎn)品。本發(fā)明可以合成各種金屬氧化物納米材料，以及多種金屬氧化物復(fù)合納米材料和摻雜納米材料。本發(fā)明的制備方法具有普適性，工藝簡單，條件溫和，能實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和運(yùn)輸，生產(chǎn)規(guī)模可達(dá)工業(yè)化量級(jí)。本發(fā)明制得的金屬氧化物納米材料可作為先進(jìn)功能材料和化工新型材料，并在廣泛領(lǐng)域取得應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及金屬氧化物納米材料的制備方法。

背景技術(shù)

金屬氧化物納米材料，由于量子尺寸和小尺寸等效應(yīng)，可以表現(xiàn)出比金屬氧化物體材料更優(yōu)越的性能，甚至獲得體材料不具備的特殊性質(zhì)。目前，納米尺度的金屬氧化物已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料、發(fā)光材料、催化材料、吸附材料、超級(jí)電容器材料、光電轉(zhuǎn)換材料以及鋰電池電極材料等領(lǐng)域。納米尺度的金屬氧化物還可以用于復(fù)合材料，比如作為填充物，包括對(duì)樹脂進(jìn)行改性，是新型的精細(xì)化工材料。

在納米材料的合成領(lǐng)域，有二個(gè)重要方面一直受到人們的高度關(guān)注。一方面是，合成尺寸和形狀可控的納米材料，包括納米顆粒、納米線、納米帶、納米片等，也包括特殊形態(tài)的納米材料，比如：納米泡沫材料和納米尺度的非晶態(tài)材料。另一方面是，如何發(fā)展可工業(yè)化生產(chǎn)的納米材料合成技術(shù)。由于金屬的種類很多，不同的金屬氧化物納米材料通常需要采用不同的合成方法和工藝，有許多納米材料的合成通常還需要有機(jī)分子或者聚合物做助劑，后續(xù)還需要添加復(fù)雜的工序用于除去有機(jī)分子和聚合物，既增加成本，又不符合綠色合成和清潔生產(chǎn)的要求。因此，開發(fā)綠色、低成本的通用合成路線在納米材料合成領(lǐng)域有重大意義。

最近，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)硫氰酸鹽體系與一般的化學(xué)體系不同，有特殊的性質(zhì)。比如：硫氰酸亞銅能夠很容易同氫氧化鈉溶液反應(yīng)，并且直接生成氧化亞銅納米線材料。其中，用于化學(xué)合成的硫氰酸亞銅既可以采用薄膜形態(tài)，也可以采用粉末形態(tài)。 [（1）徐偉，肖星星，夏鵬，一種氧化亞銅納米線多孔薄膜及其制備方法和應(yīng)用，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?2014100140030；（2）徐偉，肖星星，夏鵬，孫倩，田果，一種氧化亞銅納米線材料及其簡易制備方法，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)? 2014100188097；（3）徐偉，肖星星，夏鵬，孫倩，田果，一種氧化亞銅納米線材料的制備方法，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)? 2014100314653]

發(fā)明人還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)“金屬離子-硫氰酸根”體系可以用于液相沉淀法，制備金屬氧化物納米材料，包括：Mn3O4納米顆粒材料、ZnO納米片材料、氫氧化鋁納米顆粒材料。 [（4）徐偉，田果，肖星星，夏鵬，孫倩. 一種四氧化三錳納米顆粒材料的制備方法. 發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?014100314102；（5）徐偉，孫倩，肖星星，夏鵬，田果. 一種片狀氧化鋅納米材料的簡易制備方法. 發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?014100412374；（6）徐偉，田果，孫倩，肖星星，夏鵬.一種氫氧化鋁納米顆粒材料的簡易制備方法. 發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?014100413076]

本發(fā)明進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)“金屬離子-硫氰酸根”水溶液體系可適用于許多種金屬氧化物納米材料的制備。既可以制備單種金屬氧化物納米材料，也可以制備多元金屬氧化物復(fù)合納米材料或者摻雜金屬氧化物納米材料，而且是一種具有普適性的綠色合成路線。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種普適性、且綠色環(huán)保的金屬氧化物納米材料制備方法。

本發(fā)明提出的金屬氧化物納米材料的綠色制備方法，以“金屬離子-硫氰酸根”水溶液體系為前驅(qū)體，室溫下與堿水溶液反應(yīng)形成產(chǎn)物，再經(jīng)過分離、洗滌、烘烤或者烘干工序制備獲得金屬氧化物納米材料。制得的金屬氧化物納米材料再采用密封包裝。

本發(fā)明中，所述“金屬離子-硫氰酸根”水溶液體系采用水溶性金屬鹽與水溶性硫氰酸鹽的混合水溶液；所述“金屬離子-硫氰酸根”水溶液前驅(qū)體與堿水溶液的反應(yīng)時(shí)間為1~24小時(shí)；

與金屬鹽相比，水溶性硫氰酸鹽為等當(dāng)量，或者稍微過量（如稍微過量10％）；