专利名称：一种脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒及其制备方法
技术领域：
本发明属于纳米技术领域，具体涉及一种脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒及其制备方法。
背景技术：
镧系氟化物具有六方层状结构，剪切强度较低，在高负荷下呈现良好的减摩抗磨性能。 但是，它们在基础润滑油中分散性差，从而严重制约其作为润滑油添加剂的应用。为了提高其在润滑油中的分散性，可采用有机化合物对其进行表面改性，增强其在基础润滑油中的分散性能。但目前采用的表面改性或修饰剂主要为含氮、含硫的有机化合物。
发明内容
本发明提供一种在有机溶剂中分散性好的脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒及其制备方法。本发明采用以下技术方案
一种脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒，镧系稀土氟化物外包裹有脂肪酸修饰层， 其粒径尺度为5-70nm，脂肪酸修饰层所占的重量比重为5_20%。脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒的制备方法，将镧系稀土元素的盐、氟盐、脂肪酸在反应介质中搅拌反应制成，反应温度为20-90°C，反应时间为0. 5-12h。所述镧系稀土元素为La、Ce、Nd，镧系稀土元素的盐为La、Ce、Nd相对应的硝酸盐、 醋酸盐或氯化盐；所述氟盐为氟化铵、氟化钠、氟化钾中的一种或多种；所述脂肪酸为碳原子数为4-18的饱和或不饱和脂肪酸。镧系稀土元素的盐在反应介质中的摩尔浓度为0. 005-0. 2mol/L ；脂肪酸浓度为镧系稀土元素的盐的摩尔浓度的5-50% ；氟盐浓度为镧系稀土元素的盐的摩尔浓度的 2. 5-4 倍。所述反应介质为水与醇的混合物，醇的用量为反应介质总体积的5-95%。所述醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇，醇的用量为反应介质总体积的10-50%。本发明是以镧系稀土(La、Ce或Nd)元素的盐和氟盐为原料，以碳链长度4-18的饱和和不饱和脂肪酸为修饰剂，在一定比例的醇、水反应介质中反应，得到脂肪酸修饰的镧系稀土氟化物纳米颗粒，其粒径尺度为5-70nm，镧系稀土氟化物外包裹有脂肪酸修饰层，脂肪酸修饰层所占的重量比重为5-20%。本发明的脂肪酸修饰的镧系稀土氟化物纳米颗粒在液体石蜡、四氯化碳、甲苯、石油醚等有机介质中有良好的分散性，可用作润滑油添加剂使用。 本发明的制备方法简单易行，能耗低，无污染，容易实现规模化生产。
图1为实施例1产品的XRD图； 图2为实施例1产品的TEM照片； 图3为实施例2产品的XRD图；图4为实施例2产品的TEM照片； 图5为实施例3产品的XRD图； 图6为实施例3产品的TEM照片； 图7为实施例4产品的XRD图； 图8为实施例4产品的TEM照片； 图9为实施例5产品的XRD图； 图10为实施例5产品的TEM照片。
具体实施例方式实施例1
称取0.37 g氯化镧(0.005 mol/L)和0.02 g正丁酸加入250 ml三颈烧瓶中，并加入140 ml蒸馏水和10 ml 丁醇，磁力搅拌，并升温至90度，然后加入50 ml 0.013 mol/L 的氟化铵溶液，在80度下恒温反应0. 5小时，反应结束冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，研磨后即可得到正丁酸修饰的氟化镧纳米颗粒。正丁酸修饰层所占产品的重量比重为5%。正丁酸修饰的氟化镧纳米颗粒的XRD图和TEM图分别如图1和图2所示。从图1看出，产物的XRD衍射峰峰位置与氟化镧标准卡片(JCPDF 82-0690)衍射峰峰位置一一对应，并且没有其它杂质峰，说明制备的产物为简单六方结构的氟化镧；从图2看出，氟化镧颗粒尺度在纳米量级，氟化镧颗粒的尺度为10-70nm。实施例2
称取0.87 g硝酸铈(0.01 mol/L)和0.12 g异辛酸加入250 ml三颈烧瓶中，并加入 120 ml蒸馏水和30 ml丙醇，磁力搅拌，并升温至70度，然后加入50 ml 0. 03 mol/L的氟化钠溶液，在70度下恒温反应2小时，反应结束冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，研磨后即可得到异辛酸修饰的氟化铈纳米颗粒。异辛酸修饰层所占产品的重量比重为7%。异辛酸修饰的氟化铈纳米颗粒的XRD图和TEM图分别如图3和图4所示。从图3看出，产物的XRD 衍射峰峰位置与氟化铈标准卡片(JCPDF 70-0002)衍射峰峰位置一一对应，并且没有其它杂质峰，说明制备的产物为简单六方结构的氟化铈；从图4看出，氟化铈颗粒尺度在纳米量级，氟化铈颗粒的尺度为5-60nm。实施例3
称取12. 84 g草酸钕(0.2 mol/L)和2. 4 g癸酸加入250ml三颈烧瓶中，并加入 IlOml蒸馏水和40ml乙醇，磁力搅拌，并升温至50度，然后加入50 ml 0.6 mol/L的氟化钾溶液，在60度下恒温反应5小时，反应结束冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，研磨后即可得到癸酸修饰的氟化钕纳米颗粒。癸酸修饰层所占产品的重量比重为20%。癸酸修饰的氟化钕纳米颗粒的XRD图和TEM图分别如图5和图6所示。从图5看出，产物的XRD衍射峰峰位置与氟化钕标准卡片(JCPDF 78-1859)衍射峰峰位置一一对应，并且没有其它杂质峰，说明制备的产物为简单六方结构的氟化钕；从图6看出，氟化钕颗粒尺度在纳米量级，氟化钕颗粒的尺度为8-40nm。实施例4
称取8. 66 g硝酸镧(0.1 mol/L)和0.46 g十四酸加入250ml三颈烧瓶中，并加入 90ml蒸馏水和60ml甲醇，磁力搅拌，并升温至40度，然后加入50 ml 0. 35mol/L的氟化铵溶液，在40度下恒温反应8小时，反应结束冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，研磨后即可得到十四酸修饰的氟化镧纳米颗粒。十四酸修饰层所占产品的重量比重为6%。十四酸修饰的氟化镧纳米颗粒的XRD图和TEM图分别如图7和图8所示。从图7看出，产物的XRD衍射峰峰位置与氟化镧标准卡片(JCPDF 82-0690)衍射峰峰位置一一对应，并且没有其它杂质峰， 说明制备的产物为简单六方结构的氟化镧；从图8看出，氟化镧颗粒尺度在纳米量级，氟化镧颗粒的尺度为10-50nm。实施例5
称取4. 34g硝酸铈(0.05 mol/L)和2. 82 g油酸加入250ml三颈烧瓶中，并加入50ml 蒸馏水和IOOml乙醇，磁力搅拌，升温至20度，然后加入50ml 0. 2 mol/L的氟化铵溶液，在 20度下恒温反应12小时，反应结束冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，研磨后即可得到油酸修饰的氟化铈纳米颗粒。油酸修饰层所占产品的重量比重为9%。油酸修饰的氟化铈纳米颗粒的XRD图和TEM图分别如图9和图10所示。从图9看出，产物的XRD衍射峰峰位置与氟化铈标准卡片(JCPDF 70-0002)衍射峰峰位置一一对应，且没有其它杂质峰，说明制备的产物为简单六方结构的氟化铈；从图10看出，氟化铈颗粒尺度在纳米量级，氟化铈颗粒的尺度为 5_30nmo本发明所制备的脂肪酸修饰的镧系氟化物纳米颗粒在液体石蜡、四氯化碳、甲苯、 石油醚等有机介质中有良好的分散性，以实施例1-3的产品进行试验，加入量为有机介质溶剂量的0. 5 wt%，在分光光度计上测定其在530nm波长处的透光率，所得样品的透光率即代表其分散性。结果如表1所示。表1脂肪酸修饰的镧系氟化物纳米颗粒在有机溶剂中的透光率
权利要求
1.一种脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒，其特征在于其粒径尺度为5-70·，镧系稀土氟化物外包覆有脂肪酸修饰层，脂肪酸修饰层所占的重量比重为5-20%。
2.如权利要求1所述的脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒，其特征在于所述脂肪酸为碳原子数为4-18的饱和或不饱和脂肪酸。
3.权利要求1所述的脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于 将镧系稀土元素的盐、氟盐、脂肪酸在反应介质中搅拌反应制成，反应温度为20-90°C，反应时间为0. 5-12h。
4.如权利要求3所述的脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于所述镧系稀土元素为La、Ce、Nd，镧系稀土元素的盐为La、Ce、Nd相对应的硝酸盐、醋酸盐或氯化盐；所述氟盐为氟化铵、氟化钠、氟化钾中的一种或多种；所述脂肪酸为碳原子数为4-18的饱和或不饱和脂肪酸。
5.如权利要求4所述的脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于镧系稀土元素的盐在反应介质中的摩尔浓度为0. 005-0. 2mol/L ；脂肪酸浓度为镧系稀土元素的盐的摩尔浓度的5-50% ；氟盐浓度为镧系稀土元素的盐的摩尔浓度的2. 5-4倍。
6.如权利要求5所述的脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于所述反应介质为水与醇的混合物，醇的用量为反应介质总体积的5-95%。
7.如权利要求6所述的脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于所述醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇，醇的用量为反应介质总体积的10-50%。
全文摘要
本发明属于纳米技术领域，具体涉及一种脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒及其制备方法，所述的脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒，其粒径尺度为5-70nm，镧系稀土氟化物外包覆有脂肪酸修饰层，脂肪酸修饰层所占的重量比重为5-20%。该脂肪酸修饰镧系稀土氟化物纳米颗粒是采用以下方法制备而成将镧系稀土元素的盐、氟盐、脂肪酸表面修饰剂在反应介质中搅拌反应制成，反应温度为20-90℃，反应时间为0.5-12h。本发明的脂肪酸修饰的镧系稀土氟化物纳米颗粒在液体石蜡、四氯化碳、甲苯、石油醚等有机介质中有良好的分散性，可用作润滑油添加剂使用。
文档编号B82Y30/00GK102205948SQ20111013786
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者张治军, 李小红, 李志伟, 王娟, 蔡天聪 申请人:河南大学