一種以水熱法制備HfO₂納米顆粒的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，將四氯化鉿溶解在水中，得到氧氯化鉿溶液；將氫氧化鈉溶液滴加到上述氧氯化鉿溶液中，得到前驅(qū)體溶液；將十二胺溶于溶劑中，得到十二胺溶液，然后和上述前驅(qū)體溶液混合，常溫磁力攪拌，得到混合溶液，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)，分離、洗滌、干燥，即得。本發(fā)明具有簡(jiǎn)單方便，重復(fù)性好，可大量生產(chǎn)、成本低的特點(diǎn)；制備出的HfO2納米顆粒粒徑分布均勻，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于Hf 02納米材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種以水熱法制備Hf 02納米顆粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Hf O2具有高的介電常數(shù)(塊體材料的介電常數(shù)為25，薄膜材料約為20.25)、大的禁帶寬度(?5.79eV)、高的反射系數(shù)(?2.9)、高的折射率(1.82?1.93)和抗激光損傷閾值、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性?；谝陨蟽?yōu)異的性質(zhì)，HfO2在MOS柵極介電層、光學(xué)涂層、有機(jī)催化、固體電解質(zhì)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]Ananthakumar Ramadoss等人通過(guò)加熱或超聲輔助的溶膠-凝膠法制備了20nm左右的球形HfO2納米粒子，但是得到的納米粒子團(tuán)聚嚴(yán)重。溶膠-凝膠法是上世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種粉體材料制備方法，該法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低、易于控制、所得粉體純度高。劉建強(qiáng)【劉建強(qiáng)等，國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目，2004，6(35):730-733】等人用高溫固相法合成Hf O2納米粉體，高溫固相合成法是傳統(tǒng)的合成發(fā)光材料的方法，雖然有利于工業(yè)化生產(chǎn)，但這種方法成本高、對(duì)設(shè)備要求高，而且摻雜度不高，粒徑較大，得不到性能較好的粉體。水熱法是指在密閉體系如高壓釜中，以水為溶劑，在一定的溫度和水的自生壓力下，原始混合物進(jìn)行反應(yīng)的一種合成方法。該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是，能夠在較低的溫度下，直接從溶液中獲得晶粒發(fā)育完整的晶體，晶體的純度高、化學(xué)成分均勻、粒徑小、粒子尺寸分布好。由于其反應(yīng)溫度較低，制備的粉體較為細(xì)小、均勻，因此倍受國(guó)內(nèi)、外關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種以水熱法制備Hf02納米顆粒的方法，本發(fā)明具有簡(jiǎn)單方便，重復(fù)性好，可大量生產(chǎn)、成本低的特點(diǎn)；制備出的Hf 02納米顆粒粒徑分布均勻，具有良好的應(yīng)用前景。
[0005]本發(fā)明的一種以水熱法制備Hf02納米顆粒的方法，包括:
[0006](I)將四氯化鉿溶解在水中，得到氧氯化鉿溶液；
[0007](2)將氫氧化鈉溶液滴加到上述氧氯化給溶液中，得到前驅(qū)體溶液；
[0008](3)將十二胺溶于溶劑中，得到十二胺溶液，然后和上述前驅(qū)體溶液混合，常溫磁力攪拌，得到混合溶液，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)，分離、洗滌、干燥，即得HfO2納米顆粒。
[0009]所述步驟(I)中四氯化鉿溶液的濃度為0.025M。
[0010]所述步驟(2)中氫氧化鈉溶液的濃度為0.20M。
[0011 ]所述步驟(3)中溶劑為乙醇;十二胺溶液的濃度為0.10M。
[0012]四氯化鉿溶液、氫氧化鈉溶液、十二胺溶液的體積比為5-9:7-12:1_3。
[0013]所述步驟(3)中常溫磁力攪拌時(shí)間為l_2h。
[0014]所述步驟(3)中水熱反應(yīng)為:在反應(yīng)釜中，160 °C下反應(yīng)24h。
[0015]所述步驟(3)中分離、洗滌為:在1000rmp下離心分離lOmin，得到的沉淀依次用去離子水和無(wú)水乙醇交替洗滌，超聲分散和離心。
[0016]所述步驟(3)中干燥溫度為60°C，干燥時(shí)間為12h。
[0017]所述步驟(3)Hf02納米顆粒的粒徑大小為4nm。
[0018]有益效果
[0019](I)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，可大量生產(chǎn)；
[0020](2)本發(fā)明得到的HfO2納米顆粒粒徑分布窄，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1是水熱法制備HfO2納米顆粒的工藝流程圖；
[0022]圖2是水熱法制備HfO2納米顆粒的X射線衍射圖；
[0023]圖3是實(shí)施例1中水熱法制備HfO2納米顆粒的透射電鏡圖；
[0024]圖4是實(shí)施例2中水熱法制備HfO2納米顆粒的透射電鏡圖；
[0025]圖5是水熱法制備HfO2納米顆粒的紫外吸收?qǐng)D。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0027]實(shí)施例1
[0028]1、稱取0.16g的四氯化鉿溶解于SmL去離子水中，得到氧氯化鉿溶液；
[0029]2、稱取0.08g的氫氧化鈉，在常溫下溶解于1mL的去離子水中，用膠頭滴管將氫氧化鈉溶液加入到上述溶液中，得到前驅(qū)體溶液；
[0030]3、稱取0.3707g十二胺，溶解于2mL的乙醇中，得到的溶液與上述前驅(qū)體溶液混合，在常溫下磁力攪拌2h，得到混合均勻的溶液；
[0031]4、將混合液轉(zhuǎn)入10ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓水熱釜中，在160°C保溫24h，待水熱釜冷卻至室溫，將得到的混合液離心分離得到沉淀，去離子水和無(wú)水乙醇分別洗滌三次，于烘箱內(nèi)60 °C，干燥12h。
[0032]實(shí)施例2
[0033]1、稱取0.16g的四氯化鉿溶解于1mL去離子水中，得到氧氯化鉿溶液；
[0034]2、稱取0.08g的氫氧化鈉，在常溫下溶解于1mL的去離子水中，用膠頭滴管將氫氧化鈉溶液加入到上述溶液中，得到前驅(qū)體溶液；
[0035]3、將混合液轉(zhuǎn)入10ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓水熱釜中，在160°C保溫24h，待水熱釜冷卻至室溫，將得到的混合液離心分離得到沉淀，去離子水和無(wú)水乙醇分別洗滌三次，于烘箱內(nèi)60 °C，干燥12h。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，包括: (1)將四氯化鉿溶解在水中，得到氧氯化鉿溶液； (2)將氫氧化鈉溶液滴加到上述氧氯化鉿溶液中，得到前驅(qū)體溶液； (3)將十二胺溶于溶劑中，得到十二胺溶液，然后和上述前驅(qū)體溶液混合，常溫磁力攪拌，得到混合溶液，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)，分離、洗滌、干燥，即得Hf O2納米顆粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(I)中四氯化鉿溶液的濃度為0.025M。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中氫氧化鈉溶液的濃度為0.20M。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(3)中溶劑為乙醇;十二胺溶液的濃度為0.1OM05.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，其特征在于:四氯化鉿溶液、氫氧化鈉溶液、十二胺溶液的體積比為5-9:7-12:1-3。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(3)中常溫磁力攪拌時(shí)間為l-2h。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，其特征在于:所述步驟⑶中水熱反應(yīng)為:在反應(yīng)釜中，160 °C下反應(yīng)24h。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(3)中分離、洗滌為:在1000rmp下離心分離1min，得到的沉淀依次用去離子水和無(wú)水乙醇交替洗滌，超聲分散和離心。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以水熱法制備HfO2納米顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(3)中干燥溫度為60 0C，干燥時(shí)間為12h。
【文檔編號(hào)】C01G27/02GK105948117SQ201610277790
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】周興平, 萬(wàn)盈盈
【申請(qǐng)人】東華大學(xué), 周興平