[發(fā)明專利]金屬氧化物及其水合物納米化工材料及其綠色合成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010077196.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN111268652A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐偉;笪仕旭;顧壯;張輝;夏鵬;徐琳綺
• 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;C01G9/02;C01G23/053;C01F7/34;C01G51/04;C01G49/06;C01G3/02;C01G53/04;C01G49/08;C01G37/02;B82Y40/00;B82Y30/00
• 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)納米化工技術(shù)領(lǐng)域，具體為金屬氧化物及其水合物納米化工材料及其綠色合成方法。本發(fā)明以“金屬離子?硫氰酸根”體系為基礎(chǔ)體系，室溫下與堿水溶液反應(yīng)，采用綠色合成路線，制備得到金屬氧化物納米材料、水合金屬氧化物納米材料、復(fù)合和摻雜金屬氧化物納米材料以及納米流體和納米磁流體。本發(fā)明制備方法涉及多種常用金屬元素，制得的納米材料具有多種形態(tài)，包括納米顆粒、納米片、類泡沫納米材料、多褶皺層疊型納米材料、以及超薄納米膜片材料等。本發(fā)明制得的納米材料涉及面廣，種類多，在廣泛領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明的制備方法具有較好的普適性，工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，能集中清潔生產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模可達(dá)工業(yè)化量級(jí)。

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及其水合物納米化工新材料及其合成方法。

背景技術(shù)

化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)低能耗和清潔生產(chǎn)是人們追求的目標(biāo)，也是先進(jìn)制造的標(biāo)志之一。人們一直夢(mèng)想化工廠能夠像自來水廠一樣環(huán)境優(yōu)美。在納米化工領(lǐng)域，規(guī)模化合成通常會(huì)遇到困難，比如溶劑和助劑殘留、工藝復(fù)雜、能耗大等問題。

發(fā)明人前期發(fā)現(xiàn)硫氰酸鹽體系與一般的化學(xué)體系不同，有不同尋常的性質(zhì)。比如：硫氰酸亞銅很容易與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，室溫下直接生成氧化亞銅納米線材料。研究還發(fā)現(xiàn)“金屬離子-硫氰酸根”體系可以用于液相沉淀法，能制備許多種金屬氧化物納米材料。最近，我們還證明硫氰酸鹽的用量可以調(diào)控ZnO納米材料的形態(tài)，而且只需添加少量的硫氰酸鹽做助劑，就可以在室溫下使ZnO處于納米尺度。 [（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的制備方法，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?2014100314653；（3）徐偉，孫倩，肖星星，夏鵬，田果. 一種片狀氧化鋅納米材料的簡(jiǎn)易制備方法. 發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?014100412374；（4）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(jiǎn)易制備方法. 發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?014100413076；（5）徐偉，夏鵬，孫倩，張輝，金屬氧化物納米材料的綠色制備方法，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?01810170300.2；（6）徐偉，王濤，笪仕旭，徐琳綺，形態(tài)可控氧化鋅納米材料的綠色制備方法，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?01910359373.0]

本發(fā)明進(jìn)一步證明“金屬離子-硫氰酸根”水溶液體系可適用于制備更多種類的金屬氧化物納米材料。其中的硫氰酸鹽用量可以采用等當(dāng)量，也可以采用很少的添加量（比如：0.01當(dāng)量）。此外，還證明這種“金屬離子-硫氰酸根”水溶液體系可以合成特殊形態(tài)的納米材料、磁性納米材料以及納米磁流體等。這些都充分證明“金屬離子-硫氰酸根”水溶液體系具有較好的普適性，是實(shí)現(xiàn)綠色納米化工的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種普適性好、應(yīng)用面廣的金屬氧化物及其水合物納米化工材料及其綠色合成方法。

本發(fā)明拓展了“金屬離子-硫氰酸根”水溶液體系在納米材料合成方面的應(yīng)用，使其成為實(shí)現(xiàn)綠色納米化工的一種基礎(chǔ)性體系。

本發(fā)明提供的金屬氧化物及其水合物納米化工材料及其綠色合成方法，以“金屬離子-硫氰酸根”水溶液體系為基礎(chǔ)體系，室溫下與堿水溶液反應(yīng)，采用綠色合成路線，制備得到多種納米材料體系：金屬氧化物納米材料、水合金屬氧化物納米材料、納米流體體系或者納米磁流體；

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；與金屬鹽相比，水溶性硫氰酸鹽的用量為等當(dāng)量、或者少量添加量、或者微量添加量；硫氰酸根與金屬離子的物質(zhì)的量的比為：4.0~0.01（摩爾數(shù)之比）；

所述水溶性硫氰酸鹽采用硫氰酸鈉、硫氰酸鉀、硫氰酸銨之一種；

所述堿水溶液為氫氧化鈉水溶液或者氫氧化鉀水溶液；