一種微納米二氧化鍺晶體的制備方法及其制得的產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微納米二氧化鍺晶體的制備方法及其制得的產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化鍺是一種重要的半導(dǎo)體光電子材料，可應(yīng)用于光電通訊的納米連接，廣泛應(yīng)用于集成光學(xué)系統(tǒng)的光波導(dǎo)等光學(xué)器件，在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)等方面也有著廣闊的應(yīng)用前景，因此關(guān)于GeO2—維微納米材料制備的研宄具有非常重要的科學(xué)意義和巨大的應(yīng)用潛力。目前，現(xiàn)有技術(shù)對于GeO2—維微納米材料的制備，主要有化學(xué)氣相沉積法、激光燒蝕法、碳納米管模板法、磁控濺射法、離子注入法、溶膠凝膠法等。這些傳統(tǒng)的制備二氧化鍺晶體的方法，一般需要昂貴的專用設(shè)備，且對原料的要求非常嚴格；盡管化學(xué)方法制備相對簡單，但是需要額外添加多種化學(xué)物質(zhì)，這樣既容易對環(huán)境造成污染、并顯著增加了制備成本，同時也會對生成物產(chǎn)生影響，使得產(chǎn)物容易被污染、缺陷較多。因此，目前制備微納米二氧化鍺晶體的方法仍然難以滿足生產(chǎn)及應(yīng)用的需求，開發(fā)新型的微納米二氧化鍺晶體制備技術(shù)，是發(fā)展二氧化鍺半導(dǎo)體光電子材料的急迫要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種經(jīng)濟可靠、環(huán)保高效的微納米二氧化鍺晶體的制備方法，通過以普通二氧化鍺作為原料獲得高附加值微納米二氧化鍺晶體的同時，確保制備過程的安全環(huán)保，并且避免生成物被污染及產(chǎn)生缺陷的可能，極大地提高生產(chǎn)效率、降低微納米二氧化鍺的制備成本，以利于促進二氧化鍺半導(dǎo)體光電子材料技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展。本發(fā)明的另一目的在于提供利用上述制備方法制得的產(chǎn)品。
[0004]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0005]本發(fā)明提供的一種微納米二氧化鍺晶體的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)以普通二氧化鍺粉體為原料，經(jīng)高溫融化后得到二氧化鍺高溫液體；
[0007](2)將所述二氧化鍺高溫液體淬冷而形成二氧化鍺玻璃塊；
[0008](3)將所述二氧化鍺玻璃塊破碎得到二氧化鍺玻璃粉；
[0009](4)將所述二氧化鍺玻璃粉倒入水中與水反應(yīng)；
[0010](5)反應(yīng)產(chǎn)物干燥后即獲得微納米二氧化鍺晶體粉體材料。
[0011]本發(fā)明可采取如下具體措施:
[0012]所述步驟⑴中融化溫度為1200?1600°C，融化保溫時間為0.5?3.0小時，以確保將玻璃液中的氣泡完全排除。
[0013]所述步驟(2)淬冷采用以下兩種方式進行:一是使用模具淬冷，將所述二氧化鍺高溫液體倒入預(yù)先加熱的模具而形成塊狀，并隨模具在預(yù)先加熱的溫度下保溫，之后冷卻至室溫而獲得二氧化鍺玻璃塊；優(yōu)選地，所述模具預(yù)先加熱的溫度為500?70(TC，保溫時間為1.0?2.0小時；二是采用水淬，將所述二氧化鍺高溫液體直接倒入水中淬冷而形成碎裂渣狀的二氧化鍺玻璃塊。
[0014]為促進后期與水反應(yīng)的速度，所述步驟(3)破碎后二氧化鍺玻璃粉的粒度為50 μ m以下，對于水淬后形成的二氧化鍺玻璃渣，其破碎過程中可以保留玻璃在水淬過程中的水分，也可干燥后再進行破碎；優(yōu)選地，以保留水分進行破碎為宜。
[0015]所述步驟(4)中加入的水量為二氧化鍺玻璃粉重量份數(shù)的I?10倍，以形成流動性良好的混合體。所加入的水以去離子水、蒸餾水或純凈水為宜，以減少雜質(zhì)的帶入。
[0016]所述步驟(4)中二氧化鍺玻璃粉倒入水中攪拌10?90分鐘，或者，靜置I?24小時而實現(xiàn)與水反應(yīng)，以確保反應(yīng)完全。
[0017]為獲得尺寸更小的納米級二氧化鍺晶體材料，所述步驟(4)中加入表面活性劑，其添加量為0.01?0.03mol/L，以提高表面活性，降低晶體顆粒度。所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、雙十二烷基二甲基溴化銨(DDAB)或三辛基甲基氯化銨(TOMAC)。
[0018]將反應(yīng)完全的產(chǎn)物進行干燥處理，干燥可使用室溫晾干、風(fēng)干、曬干，也可使用加熱措施加速干燥，或者使用離心過濾的方式使其干燥。收集干燥后的粉末，即獲得微納米或納米級二氧化鍺晶體材料。
[0019]利用上述微納米二氧化鍺晶體的制備方法制得的產(chǎn)品。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021](I)本發(fā)明顛覆了現(xiàn)有技術(shù)玻璃相向晶相轉(zhuǎn)變的過程必須在高溫或高壓下提供能量以克服析晶活化能的傳統(tǒng)觀點，首次實現(xiàn)了二氧化鍺玻璃在常溫常壓條件下僅以水為介質(zhì)即向晶態(tài)轉(zhuǎn)變的過程，該過程對于采用常溫常壓制備其他微納米材料提供了新的思路，為微納米粉體材料的制備提供了新的方法和途徑。
[0022](2)本發(fā)明對制備原料的晶體種類無要求，采用的普通二氧化鍺粉體，可以是晶態(tài)、也可以是非晶態(tài)，可以是四方晶系的晶體、也可以為六方晶系的晶體；此外，對該原料的粒度及其分布也沒有要求，從而大大擴寬了制備微納米二氧化鍺晶體對所需原料的適應(yīng)性。
[0023](3)本發(fā)明所制備的微納米二氧化鍺晶體具有良好的分散性，顆粒尺寸為200?300nm (不添加表面活性劑)；若通過額外添加表面活性劑的方式，可獲得粒度為20?90nm的二氧化鍺晶體材料。
[0024](4)本發(fā)明制備微納米二氧化鍺晶體的過程非常簡單，過程中除水外無需其他化學(xué)物質(zhì)，不僅避免了生成物被污染及產(chǎn)生缺陷的可能，而且整個生產(chǎn)過程對環(huán)境沒有任何污染，有效實現(xiàn)了安全綠色高效生產(chǎn)。此外，對設(shè)備無特殊要求，采用普通的高溫爐即可滿足生產(chǎn)條件，便于生產(chǎn)實施和推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0025]下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述:
[0026]圖1是本發(fā)明實施例制備的微納米二氧化鍺晶體的投射電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0027]實施例一:
[0028]本實施例一種微納米二氧化鍺晶體的制備方法，其步驟如下:
[0029](I)以普通二氧化鍺粉體為原料，將原料裝入鉑金坩禍，放入高溫電爐中在1450°C溫度下融化，融化保溫時間為2小時，得到二氧化鍺高溫液體；
[0030](2)將二氧化鍺高溫液體倒入預(yù)熱溫度為550°C的模具中形成塊狀，并隨模具在預(yù)熱溫度下保溫1.0小時，得到二氧化鍺玻璃塊；
[0031](3)將冷卻后的二氧化鍺玻璃塊破碎，形成粒度小于50 μ m的二氧化鍺玻璃粉；
[0032](4)按照重量份數(shù)二氧化鍺玻璃粉:水=1: 2，將二氧化鍺玻璃粉倒入水中攪拌30分鐘使之與水反應(yīng)；
[0033](5)反應(yīng)產(chǎn)物于室溫晾干后即獲得微納米二氧化鍺晶體粉體材料。
[0034]本實施例獲得的微納米二氧化鍺晶體粉體材料為alpha-石英型結(jié)構(gòu)，平均粒度為 280nm。
[0035]實施例二:
[0036]本實施例一種微納米二氧化鍺晶體的制備方法，其步驟如下:
[0037](I)以普通二氧化鍺粉體為原料，將原料裝入鉑金坩禍，放入高溫電爐中在1550°C溫度下融化，融化保溫時間為1.5小時，得到二氧化鍺高溫液體；
[0038](2)將二氧化鍺高溫液體倒入預(yù)熱溫度為600°C的模具中形成塊狀，并隨模具在預(yù)熱溫度下保溫1.5小時，得到二氧化鍺玻璃塊；
[0039](3)將冷卻后的二氧化鍺玻璃塊破碎，形成粒度小于70 μ m的二氧化鍺玻璃粉；
[0040](4)按照重量份數(shù)二氧化鍺玻璃粉:水=1: 3，將二氧化鍺