專利名稱：金屬氧化物納米晶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬氧化物的制備方法，尤其涉及金屬氧化物納米晶的制 備方法。
背景技術(shù)：
納米金屬氧化物材料因其具有小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效 應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)而呈現(xiàn)出優(yōu)良的光催化性、電磁特性、耐腐蝕性、抗菌 性等性能，因而納米金屬氧化物在催化、鋰離子電池、電子信息、生物工程和國防科技等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。例如，氧化鈰(Ce02),氧化鋯(Zr02) 等金屬氧化物被廣泛地用作催化劑材料和催化載體材料；氧化錫(Sn02)，氧 化鈷(Co304),氧化鎳(NiO),氧化錳(Mn304 )等金屬氧化物因其優(yōu)異的電 學(xué)性能而在鋰離子電極材料領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價值。因此，高性能納米級金 屬氧化物材料的合成及其性質(zhì)的研究成為目前廣泛研究的熱點(diǎn)。目前，已有多種實(shí)驗(yàn)手段用于制備金屬氧化物納米晶。例如，金屬有機(jī)鹽 熱解法、金屬有機(jī)鹽熱解-氧化法、有機(jī)溶劑水解法、水熱法、溶膠-凝膠法、化 學(xué)還原法等。雖然這些制備方法都有其自身的特點(diǎn)，但也存在著不足的地方。 例如，金屬有機(jī)鹽熱解法采用價格昂貴的金屬烷基鹽或羧基鹽作為前驅(qū)體，使 得金屬有機(jī)鹽熱解法的成本較高且毒性大，不利于推廣使用；水熱法對設(shè)備的 要求較高；溶膠-凝膠法在納米晶粒形狀和尺寸分布控制上較差等等。有鑒于此，提供一種工藝簡便、耗時少、反應(yīng)毒性小、易于批量生產(chǎn)，且 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的金屬氧化物納米晶的制備方法是必要的。發(fā)明內(nèi)容一種金屬氧化物納米晶的制備方法，其包括以下步驟將0.1克至1克的金 屬硝酸鹽放入10毫升的十八胺溶劑中，在攪拌的狀態(tài)下于120'C至30(TC溫度 下反應(yīng)1至60分鐘；冷卻到70。C至90。C后，將反應(yīng)沉淀物以乙醇洗滌后，于40。C至8(TC溫度下烘干，即得到金屬氧化物納米晶。一種金屬氧化物納米晶的制備方法，其包括以下步驟將0.1克至1克的金 屬硝酸鹽放入10毫升的十八胺溶劑中，在攪拌的狀態(tài)下于120。C至30(TC溫度 下反應(yīng)1至5分鐘；而后放入反應(yīng)釜中，于180。C至220。C溫度下晶化20至24 小時；冷卻到70。C至卯。C后，將反應(yīng)沉淀物以乙醇洗滌后，于40。C至80。C溫 度下烘干，即得到金屬氧化物納米晶。所述金屬氧化物的晶粒為10納米至200納米。所述金屬氧化物包括氧化鎳、四氧化三錳、二氧化鈰、氧化鋅、四氧化三 鈷及氧化亞鈷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn)采用無機(jī)物為 原料，該制備方法的反應(yīng)毒性小，原料更為經(jīng)濟(jì)；采用十八胺為溶劑，具有毒 性小'、價格便宜的特點(diǎn)，且十八胺通過簡單的過濾、分離即可重復(fù)利用；所得 的產(chǎn)物顆粒小、粒徑尺寸分布均勻；反應(yīng)時間短，為該制備方法應(yīng)用于工業(yè)化 生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。因此，本發(fā)明所提供的金屬氧化物納米晶的制備方法適于大規(guī) 模工業(yè)生產(chǎn)，具有極為廣闊的市場前景。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例制備的氧化鎳納米晶的透射電子顯微鏡(TEM) 照片。圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例制備的四氧化三錳納米晶的TEM照片。 圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例制備的四氧化三錳納米晶的TEM照片。 圖4是本發(fā)明第四實(shí)施例制備的四氧化三錳納米晶的TEM照片。 圖5是本發(fā)明第五實(shí)施例制備的二氧化鈰納米晶的TEM照片。 圖6是本發(fā)明第六實(shí)施例制備的二氧化鈰納米晶的TEM照片。 圖7是本發(fā)明第七實(shí)施例制備的氧化鋅納米晶的TEM照片。 圖8是本發(fā)明第八實(shí)施例制備的氧化亞鈷納米晶的TEM照片。 圖9是本發(fā)明第九實(shí)施例制備的四氧化三鈷納米晶的TEM照片。 圖IO是本發(fā)明上述實(shí)施例制備的氧化鎳、氧化錳、氧化鈰、氧化鋅及氧化 鈷納米晶的粉末X射線衍射(XRD)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。一種金屬氧化物納米晶的制備方法，其包括以下步驟將0.1克至1克的 金屬硝酸鹽放入10毫升的十八胺溶劑中，在攪拌的狀態(tài)下于120。C至300。C溫 度下反應(yīng)1至60分鐘；冷卻到70。C至9(TC后，將反應(yīng)沉淀物以乙醇等常用的 有機(jī)溶劑洗滌后，于40。C至8(TC溫度下烘干，即得到粒徑為IO納米(nm)至 200納米的金屬氧化物納米晶。一種金屬氧化物納米晶的制備方法，其包括以下步驟將0.1克至1克的 金屬硝酸鹽放入10毫升的十八胺溶劑中，在攪拌的狀態(tài)下于120。C至30(TC溫 度下反應(yīng)1至5分鐘；而后放入反應(yīng)釜中，于180。C至220。C溫度下晶化20至 24小時；冷卻到70。C至90。C后，將反應(yīng)沉淀物以乙醇洗滌后，于40。C至80。C 溫度下烘干，即得到粒徑為10nm至200nm的金屬氧化物納米晶。晶體的作用 是使納米晶的晶形更完整。反應(yīng)條件的改變對產(chǎn)物形貌、尺寸等有較大影響。例如，對于硝酸錳在十 八胺中的分解反應(yīng)，反應(yīng)物濃度對產(chǎn)物形貌有較大影響，即低濃度下得到顆 粒狀納米晶，高濃度下得到棒狀納米晶；且反應(yīng)溫度及時間對產(chǎn)物尺寸也有影 響，即反應(yīng)溫度高、時間短傾向于得到較短的棒狀納米晶。下面例舉實(shí)施例對本發(fā)明予以進(jìn)一步說明實(shí)施例一取10毫升(ml)十八胺加熱到180°C ，將1克(g)硝酸鎳(M(N03)2.6H20) 固體加入其中，在攪拌的狀態(tài)下，保持在180。C溫度下反應(yīng)IO分鐘后，冷卻至 80°C，將反應(yīng)所得的沉淀物以乙醇洗滌，于60。C溫度下干燥，即得到如圖l所 示的粒徑約為20nm的氧化鎳(NiO)納米晶。實(shí)施例二取10 ml十八胺加熱到200°C ，然后加入0.1毫升(ml)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50% 的硝酸錳(Mn(N03)2)溶液，在攪拌的狀態(tài)下，保持在200。C溫度下反應(yīng)10分 鐘后，冷卻至80。C,將反應(yīng)所得的沉淀物以乙醇洗滌，于60。C溫度下干燥，即 得到如圖2所示的粒徑約為10nm的四氧化三錳(Mn304)納米晶。實(shí)施例三取10 ml十八胺加熱到200°C ,然后加入lml質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%的Mn(N03)2 溶液，在攪拌的狀態(tài)下，保持在200。C溫度下反應(yīng)IO分鐘后，冷卻至8(TC,將 反應(yīng)所得的沉淀物以乙醇洗滌，于6(TC溫度下干燥，即得到如圖3所示的平均 尺寸約為6nm x 60nm的四氧化三4孟(Mn304)納米晶。實(shí)施例四取10 ml十八胺加熱到220°C ,然后加入3ml質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%的Mn(N03)2 溶液，在攪拌的狀態(tài)下，保持在220。C溫度下反應(yīng)1分鐘后，冷卻至80。C，將 反應(yīng)所得的沉淀物以乙醇洗滌，于60。C溫度下干燥，即得到如圖4所示的平均 尺寸約為6nm x 30nm的四氧化三4孟(Mn304)納米晶。實(shí)施例五取10 ml十八胺加熱到250°C ,然后加入lg的硝酸鈰(Ce(N03)3'6H20 )固 體，在攪拌的狀態(tài)下，保持在250。C溫度下反應(yīng)8分鐘后，冷卻至80。C,將反 應(yīng)所得的沉淀物以乙醇洗滌，于60。C溫度下干燥，即得到如圖5所示的粒徑約 為30nm的二氧化鈰(Ce02)納米晶。實(shí)施例六取10 ml十八胺加熱到120°C ,然后加入0.2g的Ce(N03)3.6H20固體，在攪 拌的狀態(tài)下，保持在120。C溫度下反應(yīng)2分鐘后，放入反應(yīng)釜中于200。C溫度下 晶化24小時，然后冷卻至80。C，將反應(yīng)所得的沉淀物以乙醇洗滌，于60。C溫 度下干燥，即得到如圖6所示的粒徑約為10nm的二氧化鈰(Ce02)納米晶。實(shí)施例七取10 ml十八胺加熱到200°C ，然后加入0.2g的硝酸鋅(Zn(N03)2.6H20 ) 固體，在攪拌的狀態(tài)下，保持在200。C溫度下反應(yīng)1小時后，冷卻至80。C，將 反應(yīng)所得的沉淀物以乙醇洗滌，于6(TC溫度下干燥，即得到如圖7所示的粒徑 約為100nm的氧化鋅(ZnO)納米晶。實(shí)施例八取10 ml十八胺加熱到250°C ,然后加入0.5g的硝酸鈷(Co(N03)2.6H20 ) 固體，在攪拌的狀態(tài)下，保持在250。C溫度下反應(yīng)20分鐘后，冷卻至80。C,將 反應(yīng)所得的沉淀物以乙醇洗滌，于60。C溫度下干燥，即得到如圖8所示的粒徑約為150nm的氧化亞鈷(CoO)納米晶。 實(shí)施例九取10 ml十八胺加熱到120°C ，然后加入lg的Co(N03)2.6H20固體，在攪拌的狀態(tài)下，保持在120。C溫度下反應(yīng)5分鐘后，放入反應(yīng)釜中于200。C溫度下晶化24小時，然后冷卻至80。C，將反應(yīng)所得的沉淀物以乙醇洗滌，于60。C溫度下干燥，即得到如圖9所示的粒徑約為120nm的四氧化三鈷(Co304)納米 曰曰曰c請參閱圖10，由上述實(shí)施例制備的金屬氧化物的粉末X射線衍射(XRD) 圖可知，這些金屬氧化物都具有較規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)。 該方法還可用于制備其它金屬的氧化物納米晶。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn)采用無機(jī)物為 原料，該制備方法的反應(yīng)毒性小，原料更為經(jīng)濟(jì)；采用十八胺為溶劑，具有毒 性小、價格便宜的特點(diǎn)，且十八胺通過簡單的過濾、分離即可重復(fù)利用；所得 的產(chǎn)物顆粒小、粒徑尺寸分布均勻；反應(yīng)時間短，為該制備方法應(yīng)用于工業(yè)化 生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。因此，本發(fā)明所提供的金屬氧化納米晶的制備方法適于大規(guī) 模工業(yè)生產(chǎn)，具有極為廣闊的市場前景。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化。當(dāng)然，這些依據(jù) 本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種金屬氧化物納米晶的制備方法，其包括以下步驟(1)將0.1克至1克的金屬硝酸鹽放入10毫升的十八胺溶劑中，得到一溶液；(2)將所述的溶液于攪拌的狀態(tài)下，加溫反應(yīng)1至60分鐘；(3)冷卻后，將反應(yīng)沉淀物以乙醇洗滌后烘干，即得到金屬氧化物納米晶。
2. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物納米晶的制備方法，其特征在于，步 驟(2)之后，可進(jìn)一步包括一晶化過程，其包括以下步驟將加溫 反應(yīng)后所得的溶液放入反應(yīng)釜中，于180。C至22(TC的溫度下，晶化 20至24小時。
3. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物納米晶的制備方法，其特征在于，反 應(yīng)溫度為120。C至300°C。
4. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物納米晶的制備方法，其特征在于，冷 卻溫度為70。C至90°C。
5. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物納米晶的制備方法，其特征在于，烘 千溫度為40。C至80°C。
6. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物納米晶的制備方法，其特征在于，金 屬氧化物的晶粒為10納米至200納米。
7. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物納米晶的制備方法，其特征在于，金 屬氧化物包括氧化鎳、四氧化三錳、二氧化鈰、氧化鋅、四氧化三鈷 及氧化亞鈷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬氧化物納米晶的制備方法，其包括以下步驟將0.1克至1克的金屬硝酸鹽放入10毫升的十八胺溶劑中，在攪拌的狀態(tài)下加溫反應(yīng)1至60分鐘；冷卻后，將反應(yīng)沉淀物以乙醇洗滌后烘干，即得到金屬氧化物納米晶?；蛘甙ㄒ韵虏襟E將0.1克至1克的金屬硝酸鹽放入10毫升的十八胺溶劑中，在攪拌的狀態(tài)下加溫反應(yīng)1至5分鐘；而后放入反應(yīng)釜中晶化20至24小時；冷卻后，將反應(yīng)沉淀物以乙醇洗滌后烘干，即得到金屬氧化物納米晶。本發(fā)明所提供的金屬氧化物納米晶的制備方法適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，具有極為廣闊的市場前景。
文檔編號C30B7/14GK101274771SQ20071007376
公開日2008年10月1日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者李亞棟, 王定勝 申請人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司