專利名稱：一種脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
鑭系氟化物具有六方層狀結(jié)構(gòu)，剪切強(qiáng)度較低，在高負(fù)荷下呈現(xiàn)良好的減摩抗磨性能。 但是，它們在基礎(chǔ)潤滑油中分散性差，從而嚴(yán)重制約其作為潤滑油添加劑的應(yīng)用。為了提高其在潤滑油中的分散性，可采用有機(jī)化合物對其進(jìn)行表面改性，增強(qiáng)其在基礎(chǔ)潤滑油中的分散性能。但目前采用的表面改性或修飾劑主要為含氮、含硫的有機(jī)化合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在有機(jī)溶劑中分散性好的脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒及其制備方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒，鑭系稀土氟化物外包裹有脂肪酸修飾層， 其粒徑尺度為5-70nm，脂肪酸修飾層所占的重量比重為5_20%。脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒的制備方法，將鑭系稀土元素的鹽、氟鹽、脂肪酸在反應(yīng)介質(zhì)中攪拌反應(yīng)制成，反應(yīng)溫度為20-90°C，反應(yīng)時間為0. 5-12h。所述鑭系稀土元素為La、Ce、Nd，鑭系稀土元素的鹽為La、Ce、Nd相對應(yīng)的硝酸鹽、 醋酸鹽或氯化鹽；所述氟鹽為氟化銨、氟化鈉、氟化鉀中的一種或多種；所述脂肪酸為碳原子數(shù)為4-18的飽和或不飽和脂肪酸。鑭系稀土元素的鹽在反應(yīng)介質(zhì)中的摩爾濃度為0. 005-0. 2mol/L ；脂肪酸濃度為鑭系稀土元素的鹽的摩爾濃度的5-50% ；氟鹽濃度為鑭系稀土元素的鹽的摩爾濃度的 2. 5-4 倍。所述反應(yīng)介質(zhì)為水與醇的混合物，醇的用量為反應(yīng)介質(zhì)總體積的5-95%。所述醇為甲醇、乙醇、丙醇或丁醇，醇的用量為反應(yīng)介質(zhì)總體積的10-50%。本發(fā)明是以鑭系稀土(La、Ce或Nd)元素的鹽和氟鹽為原料，以碳鏈長度4-18的飽和和不飽和脂肪酸為修飾劑，在一定比例的醇、水反應(yīng)介質(zhì)中反應(yīng)，得到脂肪酸修飾的鑭系稀土氟化物納米顆粒，其粒徑尺度為5-70nm，鑭系稀土氟化物外包裹有脂肪酸修飾層，脂肪酸修飾層所占的重量比重為5-20%。本發(fā)明的脂肪酸修飾的鑭系稀土氟化物納米顆粒在液體石蠟、四氯化碳、甲苯、石油醚等有機(jī)介質(zhì)中有良好的分散性，可用作潤滑油添加劑使用。 本發(fā)明的制備方法簡單易行，能耗低，無污染，容易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。


圖1為實施例1產(chǎn)品的XRD圖； 圖2為實施例1產(chǎn)品的TEM照片； 圖3為實施例2產(chǎn)品的XRD圖；圖4為實施例2產(chǎn)品的TEM照片； 圖5為實施例3產(chǎn)品的XRD圖； 圖6為實施例3產(chǎn)品的TEM照片； 圖7為實施例4產(chǎn)品的XRD圖； 圖8為實施例4產(chǎn)品的TEM照片； 圖9為實施例5產(chǎn)品的XRD圖； 圖10為實施例5產(chǎn)品的TEM照片。
具體實施例方式實施例1
稱取0.37 g氯化鑭(0.005 mol/L)和0.02 g正丁酸加入250 ml三頸燒瓶中，并加入140 ml蒸餾水和10 ml 丁醇，磁力攪拌，并升溫至90度，然后加入50 ml 0.013 mol/L 的氟化銨溶液，在80度下恒溫反應(yīng)0. 5小時，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾、洗滌、干燥，研磨后即可得到正丁酸修飾的氟化鑭納米顆粒。正丁酸修飾層所占產(chǎn)品的重量比重為5%。正丁酸修飾的氟化鑭納米顆粒的XRD圖和TEM圖分別如圖1和圖2所示。從圖1看出，產(chǎn)物的XRD衍射峰峰位置與氟化鑭標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF 82-0690)衍射峰峰位置一一對應(yīng)，并且沒有其它雜質(zhì)峰，說明制備的產(chǎn)物為簡單六方結(jié)構(gòu)的氟化鑭；從圖2看出，氟化鑭顆粒尺度在納米量級，氟化鑭顆粒的尺度為10-70nm。實施例2
稱取0.87 g硝酸鈰(0.01 mol/L)和0.12 g異辛酸加入250 ml三頸燒瓶中，并加入 120 ml蒸餾水和30 ml丙醇，磁力攪拌，并升溫至70度，然后加入50 ml 0. 03 mol/L的氟化鈉溶液，在70度下恒溫反應(yīng)2小時，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾、洗滌、干燥，研磨后即可得到異辛酸修飾的氟化鈰納米顆粒。異辛酸修飾層所占產(chǎn)品的重量比重為7%。異辛酸修飾的氟化鈰納米顆粒的XRD圖和TEM圖分別如圖3和圖4所示。從圖3看出，產(chǎn)物的XRD 衍射峰峰位置與氟化鈰標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF 70-0002)衍射峰峰位置一一對應(yīng)，并且沒有其它雜質(zhì)峰，說明制備的產(chǎn)物為簡單六方結(jié)構(gòu)的氟化鈰；從圖4看出，氟化鈰顆粒尺度在納米量級，氟化鈰顆粒的尺度為5-60nm。實施例3
稱取12. 84 g草酸釹(0.2 mol/L)和2. 4 g癸酸加入250ml三頸燒瓶中，并加入 IlOml蒸餾水和40ml乙醇，磁力攪拌，并升溫至50度，然后加入50 ml 0.6 mol/L的氟化鉀溶液，在60度下恒溫反應(yīng)5小時，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾、洗滌、干燥，研磨后即可得到癸酸修飾的氟化釹納米顆粒。癸酸修飾層所占產(chǎn)品的重量比重為20%。癸酸修飾的氟化釹納米顆粒的XRD圖和TEM圖分別如圖5和圖6所示。從圖5看出，產(chǎn)物的XRD衍射峰峰位置與氟化釹標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF 78-1859)衍射峰峰位置一一對應(yīng)，并且沒有其它雜質(zhì)峰，說明制備的產(chǎn)物為簡單六方結(jié)構(gòu)的氟化釹；從圖6看出，氟化釹顆粒尺度在納米量級，氟化釹顆粒的尺度為8-40nm。實施例4
稱取8. 66 g硝酸鑭(0.1 mol/L)和0.46 g十四酸加入250ml三頸燒瓶中，并加入 90ml蒸餾水和60ml甲醇，磁力攪拌，并升溫至40度，然后加入50 ml 0. 35mol/L的氟化銨溶液，在40度下恒溫反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾、洗滌、干燥，研磨后即可得到十四酸修飾的氟化鑭納米顆粒。十四酸修飾層所占產(chǎn)品的重量比重為6%。十四酸修飾的氟化鑭納米顆粒的XRD圖和TEM圖分別如圖7和圖8所示。從圖7看出，產(chǎn)物的XRD衍射峰峰位置與氟化鑭標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF 82-0690)衍射峰峰位置一一對應(yīng)，并且沒有其它雜質(zhì)峰， 說明制備的產(chǎn)物為簡單六方結(jié)構(gòu)的氟化鑭；從圖8看出，氟化鑭顆粒尺度在納米量級，氟化鑭顆粒的尺度為10-50nm。實施例5
稱取4. 34g硝酸鈰(0.05 mol/L)和2. 82 g油酸加入250ml三頸燒瓶中，并加入50ml 蒸餾水和IOOml乙醇，磁力攪拌，升溫至20度，然后加入50ml 0. 2 mol/L的氟化銨溶液，在 20度下恒溫反應(yīng)12小時，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫，過濾、洗滌、干燥，研磨后即可得到油酸修飾的氟化鈰納米顆粒。油酸修飾層所占產(chǎn)品的重量比重為9%。油酸修飾的氟化鈰納米顆粒的XRD圖和TEM圖分別如圖9和圖10所示。從圖9看出，產(chǎn)物的XRD衍射峰峰位置與氟化鈰標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF 70-0002)衍射峰峰位置一一對應(yīng)，且沒有其它雜質(zhì)峰，說明制備的產(chǎn)物為簡單六方結(jié)構(gòu)的氟化鈰；從圖10看出，氟化鈰顆粒尺度在納米量級，氟化鈰顆粒的尺度為 5_30nmo本發(fā)明所制備的脂肪酸修飾的鑭系氟化物納米顆粒在液體石蠟、四氯化碳、甲苯、 石油醚等有機(jī)介質(zhì)中有良好的分散性，以實施例1-3的產(chǎn)品進(jìn)行試驗，加入量為有機(jī)介質(zhì)溶劑量的0. 5 wt%，在分光光度計上測定其在530nm波長處的透光率，所得樣品的透光率即代表其分散性。結(jié)果如表1所示。表1脂肪酸修飾的鑭系氟化物納米顆粒在有機(jī)溶劑中的透光率
權(quán)利要求
1.一種脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒，其特征在于其粒徑尺度為5-70·，鑭系稀土氟化物外包覆有脂肪酸修飾層，脂肪酸修飾層所占的重量比重為5-20%。
2.如權(quán)利要求1所述的脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒，其特征在于所述脂肪酸為碳原子數(shù)為4-18的飽和或不飽和脂肪酸。
3.權(quán)利要求1所述的脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒的制備方法，其特征在于 將鑭系稀土元素的鹽、氟鹽、脂肪酸在反應(yīng)介質(zhì)中攪拌反應(yīng)制成，反應(yīng)溫度為20-90°C，反應(yīng)時間為0. 5-12h。
4.如權(quán)利要求3所述的脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒的制備方法，其特征在于所述鑭系稀土元素為La、Ce、Nd，鑭系稀土元素的鹽為La、Ce、Nd相對應(yīng)的硝酸鹽、醋酸鹽或氯化鹽；所述氟鹽為氟化銨、氟化鈉、氟化鉀中的一種或多種；所述脂肪酸為碳原子數(shù)為4-18的飽和或不飽和脂肪酸。
5.如權(quán)利要求4所述的脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒的制備方法，其特征在于鑭系稀土元素的鹽在反應(yīng)介質(zhì)中的摩爾濃度為0. 005-0. 2mol/L ；脂肪酸濃度為鑭系稀土元素的鹽的摩爾濃度的5-50% ；氟鹽濃度為鑭系稀土元素的鹽的摩爾濃度的2. 5-4倍。
6.如權(quán)利要求5所述的脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)介質(zhì)為水與醇的混合物，醇的用量為反應(yīng)介質(zhì)總體積的5-95%。
7.如權(quán)利要求6所述的脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒的制備方法，其特征在于所述醇為甲醇、乙醇、丙醇或丁醇，醇的用量為反應(yīng)介質(zhì)總體積的10-50%。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒及其制備方法，所述的脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒，其粒徑尺度為5-70nm，鑭系稀土氟化物外包覆有脂肪酸修飾層，脂肪酸修飾層所占的重量比重為5-20%。該脂肪酸修飾鑭系稀土氟化物納米顆粒是采用以下方法制備而成將鑭系稀土元素的鹽、氟鹽、脂肪酸表面修飾劑在反應(yīng)介質(zhì)中攪拌反應(yīng)制成，反應(yīng)溫度為20-90℃，反應(yīng)時間為0.5-12h。本發(fā)明的脂肪酸修飾的鑭系稀土氟化物納米顆粒在液體石蠟、四氯化碳、甲苯、石油醚等有機(jī)介質(zhì)中有良好的分散性，可用作潤滑油添加劑使用。
文檔編號B82Y30/00GK102205948SQ20111013786
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者張治軍, 李小紅, 李志偉, 王娟, 蔡天聰 申請人:河南大學(xué)