[發(fā)明專利]一種金屬氧化物納米微球的合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810837264.0
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN108975391B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒偉;王宇;向佳;楊虎;顏杰;鄭汶江;鄭丹;李顏利
• 申請（專利權(quán)）人: 四川理工學(xué)院
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047;C01G25/02;C01G49/06;C01G9/02;C01G3/02;C01F17/235;C01F11/02;C01F7/30;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發(fā)明公開了一種金屬氧化物納米微球的合成方法，以微乳液為模板，使金屬醇化物或有機金屬鹽在微乳液中水解，最終形成的納米微球。反應(yīng)在無水條件下，將能夠相互反應(yīng)生成水的物質(zhì)引入微乳液體系中，通過控制產(chǎn)生水的化學(xué)反應(yīng)的速率，控制微乳液體系的水含量，從而實現(xiàn)對金屬醇化物或有機金屬鹽水解速率的有效調(diào)控；同時調(diào)節(jié)體系中微乳液的膠束直徑，使得使金屬氧化物納米微球粒徑可控、粒徑分布窄。利用該技術(shù)得到金屬氧化物納米微球的粒徑的直徑在10~2000 nm內(nèi)可控，納米微球顆粒粒徑的多分散指數(shù)在1~5%之間。本發(fā)明合成過程簡單，操作容易，重復(fù)性好，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機材料技術(shù)領(lǐng)域，特別的涉及一種金屬氧化物納米微球的合成方法。

背景技術(shù)

在眾多無機材料中，金屬氧化物微球材料占有重要的地位，金屬氧化物微球在日常生活和工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用。例如，二氧化鈦納米微球一直被認(rèn)為是產(chǎn)生光子晶體最理想的對象，另外其作為顏料和造紙增白劑、光催化劑、光學(xué)催化劑也占有重要地位，在催化領(lǐng)域二氧化鈦既可以作為催化劑又可以作為催化載體，化妝品中常添加二氧化鈦顆粒作為防曬霜的抗紫外成分；納米氧化鋁是白色晶狀粉末，已經(jīng)證實其存在α、β、γ、δ、η、θ、κ和χ等十一種晶體，不同結(jié)構(gòu)的納米氧化鋁有不同的特點，因而有不同的應(yīng)用：χ、β、η、γ-Al₂O₃，其特點是多孔性，高分散、高活性，屬活性氧化鋁；α-Al₂O₃，其比表面低，具有耐高溫的惰性，但不屬于活性氧化鋁，幾乎沒有催化活性；β-Al₂O₃、γ-Al₂O₃的比表面較大，孔隙率高、耐熱性強，成型性好，具有較強的表面酸性和一定的表面堿性，被廣泛應(yīng)用作催化劑和催化劑載體等新的綠色化學(xué)材料。可見，研究金屬氧化物微球具有重要意義。

利用微乳液為模板是合成微球的理想方法，但在合成金屬氧化微球時，因金屬醇化物或金屬有機鹽的水解速率過快，整個過程難于控制僅僅能得到無規(guī)則形貌的固體顆粒，難于得到具有規(guī)則形貌的納米結(jié)構(gòu)。只有當(dāng)金屬醇化物或金屬有機鹽水解速率足夠低時，才能夠得到的金屬氧化物納米微球。針對上述難題本發(fā)明在無水條件下，通過在難于控制水解反應(yīng)前端，引入容易控制且能夠產(chǎn)生水的酯化或酰胺化反應(yīng)實現(xiàn)對金屬醇化物或金屬有機鹽水解反應(yīng)的有效調(diào)控，使利用微乳液合成金屬氧化物納米微球成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種金屬氧化物納米微球的合成方法，以金屬醇化物或金屬有機鹽作為前體，在無水條件下，通過在金屬醇化物或金屬有機鹽水解反應(yīng)前插入釋水的化學(xué)反應(yīng)，通過控制釋水反應(yīng)的速率實現(xiàn)對金屬氧化納米微球合成過程的控制，解決了金屬氧化納米微球的團聚和合成過程不可控的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：一種金屬氧化物納米微球的合成方法，具體包括如下步驟：

1）向有機溶劑中加入表面活性劑后，加熱到20~100°C，充分?jǐn)嚢韬螅纬晌⑷橐后w系；

2）向步驟1）獲得的微乳液體系中加入化合物A、能與化合物A反應(yīng)產(chǎn)生水的化合物B以及能催化化合物A和化合物B反應(yīng)的催化劑C后得到混合體系，再將金屬醇化物或金屬有機鹽溶于溶劑后加入所述混合體系中，充分分散溶解并攪拌，得到反應(yīng)液；所述化合物A和化合物B均能溶于步驟1）所述有機溶劑中；

3）將步驟2）得到的反應(yīng)液室溫加熱至50~80°C，使化合物A與化合物B在催化劑C的作用下反應(yīng)產(chǎn)生水，金屬醇化物或金屬有機鹽在生成水的作用下水解，并形成納米微球，待反應(yīng)結(jié)束后得到反應(yīng)終液，再向所述反應(yīng)終液中加入洗脫劑破乳，然后離心得到固體顆粒；

4）將步驟3）得到的固體顆粒經(jīng)洗脫劑洗脫、干燥和焙燒，即得到金屬氧化物納米微球。

進一步，所述金屬氧化物納米微球中的金屬氧化物為二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、氧化錫、三氧化二鐵、氧化鈰、氧化鋯、氧化銅和氧化鍶中的一種或多種。