專利名稱：一種納米粒子的制備方法
技術領域：
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本發(fā)明涉及一種納米材料的制備方法，特別是一種自反應微乳液納米粒于的制備 方法。
背景技術：
納米材料，特別是納米粒子是20世紀80年代發(fā)展起來的一種全新結構的材料，由 于其顯著的表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等，納米材料表現出奇異的 電學、磁學、熱學、力學、光學和化學特性，在化工、微電子、環(huán)境、能源、軍事、
醫(yī)藥等領域展示了廣泛的應用前景。
納米粒子的制備技術是納米材料應用的基礎，制備工藝和過程控制對納米粒子的 結構和性能具有重要的影響。由于微乳液法可以控制納米粒徑以及表面形貌的優(yōu)點， 其已廣泛應用于納米粒子的制備工藝中。微乳液由水相、表面活性劑、助表面活性劑 和油相組成的熱力學穩(wěn)定的體系，其中水相被表面活性劑和助表面活性劑均勻分散于 油相之中形成微小水池，這種微小水池和另一種反應物的水池相遇，反應物相互擴散 并反應，生成產物。其中，表面活性劑和扭表面活性劑只起到分散作用和穩(wěn)定作用， 由于反應后表面活性劑和油相回收困難，而在制備過程中又需要配制各種反應物的微 乳液，因此傳統(tǒng)方法有表面活性劑和溶劑的大量浪費，制備工序復雜，耗時等缺點， 影響了此類方法的大規(guī)模應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題就是克服目前制備工藝中所存在的不足，提供一種制
5備納米粒子的方法，該制備方法是以表面活性劑為分散劑、穩(wěn)定劑以及氧化(或還原) 劑，把可溶性鹽的水溶液分散于溶劑烷烴類油相中形成油包水的微乳液體系，而后可 溶性鹽類與表面活性劑反應生成產物，從原料到產物一歩制成，制備簡單、快速，并 可以大量節(jié)省表面活性劑和溶劑。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下技術方案本發(fā)明以可溶性鹽的水溶液 為原料，以表面活性齊IJ為分散劑、氧化或還原劑以及穩(wěn)定劑，以烷烴或其他有機物為 溶劑，首先，把可溶性鹽的水溶液加入到含有表面活性劑和有機溶劑、并分散均勻的 油相中，通過攪拌或超聲分散方式形成油!包水微乳液；其次，繼續(xù)攪拌或超聲分散，
直到可溶性鹽與表面活性劑的氧化或還原反應完成，生成產物；最后，反應完成后沉 淀過濾，用水和無水乙醇充分洗滌，烘干。
本發(fā)明所生產的產物為金屬單質或合余。如金、銀、鉑、鐵、鈷、鎳、猛、鈦、 釩或它們的合金。或華為金屬的氧化物或鹽。如鐵、鈷、鎳、猛、鈦、釩的氧化物。 這些產物的形狀為球狀、棒狀、空心球、管狀、片狀、線狀形狀，并且其粒子度至少 在一個維度上小于100納米。
上述技術方案中所述的可溶性鹽為以下鹽的一種1、高錳酸鹽，如高錳酸鉀、 高錳酸鈉；2、硝酸鹽，如硝酸錳、硝酸鐵、硝酸鈷；3、硫酸鹽，硫酸錳、硫酸鐵、 硫酸亞鐵；4、氯化物，如氯化錳；5、礬酸鹽，如礬酸鈉、礬酸鉀；6、鎢酸鹽，如鎢 酸鈉、鎢酸鉀。
上述技術方案中所述的有機溶劑選用一種或幾種含6 22個碳的烷烴。 上述技術方案中可溶性鹽的水溶液分散于溶劑中、并與之反應生成產物過程中， 選用至少一種表面活性劑來調整乳液的形威過程、參與制備反應、控制產物的形狀， 所述的表面活性劑是若陰離子型表面活性劑，采用琥珀酸酯璜酸鹽；或烷基璜酸鹽；或烷基苯璜酸鹽。若陽離子型表面活性劑，采用烷基三甲基銨鹽；或雙烷基二 甲基銨鹽；或芐基二甲基銨鹽；若非離子型表面活性劑，尤其是聚氧乙烯醚類R— (OCH2CH2) 。一OH，i其中R為2 18個碳的烴基，n為2 8。或者選擇醇類R—CH2 一OH，其中R為含2 — 18個碳的烴基。
上述技術方案中，水和表面活性劑的摩爾比例在5 100之間。 本發(fā)明不同于普通的化學方法和微乳液方法，其是將可溶性鹽的水溶液被表面活 性劑分散于溶劑垸烴類油相中形成油包水的微乳液體系，而后可溶性鹽類與表面活性 劑反應生成產物。本發(fā)明以表面活性劑為分散劑、穩(wěn)定劑以及氧化(或還原)齊U，把 可溶性鹽的水溶液分散于溶劑烴類油相中形成油包水的微乳液體系，而后可溶性鹽類 被表面活性劑反應生成產物，從原料到產物一歩制成，制備簡單、快速，并可以大量 節(jié)省表面活性劑和溶劑。本發(fā)明的目的是提供一種制備納米材料的方法，使能控制納 米材料形狀、尺寸和表面形貌的方法。本發(fā)明無論從制備方法研究到工業(yè)應用方面都 具有重要的理論和現實意義。
具體實施例方式
本發(fā)明以表面活性劑為分散劑、穩(wěn)定劑以及氧化(或還原)齊'J，把可溶性鹽的水 溶液分散于溶劑烴類油相中形成油包水的微乳液體系，而后可溶性鹽類被表面活性劑 反應生成產物，具體過程如下
首先，把可溶性鹽的水溶液加入到含有表面活性劑和有機溶劑、并分散均勻的油 相中，通過攪拌或超聲分散方式形成油包水微乳液。
這里所說的可溶性鹽為以下鹽的一種1、高錳酸鹽，如高錳酸鉀、高錳酸鈉； 2、硝酸鹽，如硝酸錳、硝酸鐵、硝酸鈷；，3、硫酸鹽，硫酸錳、硫酸鐵、硫酸亞鐵； 4、氯化物，如氯化錳；5、礬酸鹽，如礬酸鈉、礬酸鉀；6、鎢酸鹽，如鎢酸鈉、鎢酸鉀。
其采用的有機溶劑選用一種或幾種含6 22個碳的烷烴。所采用的表面活性劑包括
以下四種
一、 陰離子型表面活性劑，優(yōu)選
U》琥珀酸p纖酸^
/ch2coor
NaS03—CH
N:oor'
其中R和R，為2 18個碳的烴基，優(yōu)先是磺基琥珀酸甲基異丁基甲酯鈉；
(b) 垸基璜酸鹽R—S03Na，其中R為2 18個碳的垸基，優(yōu)先是十二垸基 璜酸鈉；
(c) 苯璜酸鹽R— (C6H6) —S03Na，其中R為2 18個碳的烴基，優(yōu)先是 十二烷基苯璜酸鈉；
二、 陽離子型表面活性劑，優(yōu)選
i. 烷基三甲基銨鹽或雙烷基二甲基銨鹽
廣 ch3 、
r—n+—r， 、i 乂
其中，R和R，為含1 18個碳的烴基，X為Br或Cl，優(yōu)先是十六烷基 :甲基溴化氨和十八烷基三甲基氯化銨。
ii. 節(jié)基二甲基銨鹽 廣 ch3
r— n ~ch
/1
、
+
、
ch3
'乂
其中，R為含1 18個碳的烴基，X為Br或Cl，比如十八垸基二甲基氯化銨。
三、 非離子型表i活性劑，優(yōu)選
聚氧乙烯醚類R— (OCH2CH2)n;OH，其中R為2 18個碳的烴基，n為2
8;
四、 醇類R—CH2—OH,其中R為含2—I8個碳的烴基。
另外，在制備過程中，水和表面活性劑的摩爾比例在5 100之間。
其次，在完成上述工藝后，繼續(xù)攪拌或超聲分散，直到可溶性鹽與表面活性劑的 氧化或還原反應完成，生成產物；
最后，反應完成后沉淀過濾，用水和無水乙醇充分洗滌，烘干。根據不同的可原 料，最后所得到產物也不同，其可分為1、金屬單質或合金。如金、銀、鉑、鐵、鈷、 鎳、猛、鈦、釩或它們的合金。2、金屬的氧化物或鹽。如鐵、鈷、鎳、猛、鈦、釩的 氧化物。這些產物的形狀通常為球狀、棒狀、空心球、管狀、片狀、線狀等形狀，并 且其粒子度至少在一個維度上小于100納米。
實施例1:室溫，先將作為陽離子型表面活性劑的17.324g十六垸基三甲基溴化氨 (CTAB)和13.858g正丁醇放入60ml正辛烷溶劑中攪拌均勻，邊攪拌邊加入35mL濃度 為0.1mol/L的高錳酸鉀水溶液，全部加完后，繼續(xù)攪拌4小時。然后進行抽濾，用水 和無水乙醇分別過濾5次，得到褐色濾餅，烘干即得到氧化錳納米粒子。
實施例2:室溫，先將作為陽離子型表面活性劑的5.956g十六烷基三甲基溴化氨 (CTAB)和4.764g異丁醇放入60ml異辛垸溶劑中攪拌均勻，邊攪拌邊加入10mL濃度 為0.15 mol/L的高錳酸鉀水溶液，全部加堯后，繼續(xù)攪拌4小時。然后進行抽濾，用 水和無水乙醇分別過濾5次，得到褐色濾餅，烘干即得到氧化錳納米粒子。
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權利要求
1、一種納米粒子的制備方法，其以可溶性鹽的水溶液為原料，以表面活性劑為分散劑、氧化或還原劑以及穩(wěn)定劑，以烷烴或其他有機物為溶劑，其特征在于首先，把可溶性鹽的水溶液加入到含有表面活性劑和有機溶劑、并分散均勻的油相中，通過攪拌或超聲分散方式形成油包水微乳液；其次，繼續(xù)攪拌或超聲分散，直到可溶性鹽與表面活性劑的氧化或還原反應完成，生成產物；最后，反應完成后沉淀過濾，用水和無水乙醇充分洗滌，烘干。
2、 根據權利要求1所述的一種納米粒子的制備方法，其特征在于所生產的 產物為金屬單質或合金。
3、 根據權利要求1所述的一種納米粒子的制備方法，其特征在于所生產的 產物為金屬的氧化物或鹽。
4、 根據權利要求1所述的一種納米粒子的制備方法，其特征在于所生產的 產物為球狀、棒狀、空心球、管狀、片狀、線狀形狀。
5、 根據權利要求1所述的一種納米粒子的制備方法，其特征在于所生產的 產物的粒子度至少在一個維度上小于100納米。
6、 根據權利要求1所述的一種納米粒子的制備方法，其特征在于所述的可 溶性鹽為以下鹽的一種高錳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、礬酸鹽、礬酸鉀、 鎢酸鹽。
7、 根據權利要求1所述的一種納術粒子的制備方法，其特征在于所述的有 機溶劑選用一種或幾種含6 22個碳的烷'辟。
8、 根據權利'要求1所述的一種納米粒子的制備方法，其特征在于可溶性鹽的水溶液分散于溶劑中、并與之反應生成產物過程中，選用至少一種表面活性劑來調 整乳液的形成過程、參與制備反應、控制產物的形狀，所述的表面活性劑是-一、 陰離子型表面活性劑，采用 (a)琥珀酸酯璜酸鹽<formula>formula see original document page 3</formula>其中R和R'為2 18個碳的烴基；(b) 烷基璜酸鹽R—S03Na,其中R為2 18個碳的烷基；(c) 烷基苯璜酸鹽R— (C6H6) —S03Na，其中R為2 18個碳的烴基；二、 陽離子型表面活性劑，采用-(d)垸基三:甲基銨鹽或雙垸基二甲基銨鹽<formula>formula see original document page 3</formula>其中，R和R，為含1 18個碳的烴基，X為Br或Cl;(e)節(jié)基二，基銨鹽<formula>formula see original document page 3</formula>其中，R為含1 18個碳的烴基，X為Br或Cl; 非離子型表岡活性劑，采用聚氧乙烯醚類R—(OCH2CH2)n—OH，其中R為2 18個碳的烴基，n為2'8;四、醇類R—CH2—OH，其中R為含2 — 18個碳的烴基。
9、根據權利要求1所述的一種納米粒子的制備方法，其特征在于水和表面 活性劑的摩爾比例在5 100之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超細自反應微乳液納米粒子的制備方法。它以可溶性鹽的水溶液為原料，以表面活性劑為分散劑、氧化或還原劑以及穩(wěn)定劑，以烷烴或其他有機物為溶劑，其特征在于可溶性鹽的水溶液被表面活性劑或分散于溶劑烷烴類油相中形成油包水的微乳液體系，而后可溶性鹽類與表面活性劑反應生成產物。該制備方法是一種可以對各種材料進行納米粒子制備的方法，具有廣泛性，其制備成的納米粒子材料將在電子工業(yè)，化學工業(yè)等方面得到廣泛的應用。
文檔編號B01J14/00GK101462034SQ20071003260
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權日2007年12月18日
發(fā)明者康飛宇, 徐成俊, 曾毓群, 李寶華, 杜鴻達, 趙豐剛 申請人:清華大學深圳研究生院;東莞新能源科技有限公司