专利名称：用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法
技术领域：
本发明属于新材料技术领域，特别是一种用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法。
背景技术：
纳米金属氧化物是一类粒径介于1～100nm之间的新型高功能精细无机材料，由于其颗粒细微化而具有不同于常规材料的热、光、电、磁、力学和化学等特殊功能。在精细化工催化、日用化工、新型陶瓷材料、新型耐火材料、高质量和特殊功能工程材料以及电子器件的制造等方面都具有重要的应用价值，有着广阔的应用前景。近年来，纳米金属氧化物的制备成为材料学科的热门课题。
到目前为止制备纳米金属氧化物的方法主要有物理方法和化学方法。物理方法包括机械粉碎法、蒸发凝聚法、离子溅射法等，这些方法所需能耗高。化学方法分为气相法、液相法和固相法，其中气相法设备复杂，而固相法又为非均相反应，所以，液相法是目前制备纳米金属氧化物的主要方法。液相法又包括(1)溶胶-凝胶法；(2)沉淀法(均匀沉淀法、直接沉淀法、超重力反应沉淀法、超声沉淀法等)；(3)水解法(醇盐水解法、微波水解法)；(4)水热法；(6)微乳液法等等。
众所周知，制备金属氧化物的最简单、最易实现工业化的途径即为直接液相沉淀法，但该过程因团聚现象的存在而不能制备均分散的纳米金属氧化物，正如Tadao Sugimoto在《FINE PARTICLES》一书(第2页)指出的那样“一般情况下，直接用金属盐水溶液与碱反应不能产生均匀分散颗粒，所以必须克服团聚。”因此，克服团聚是采用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物需解决的瓶颈。
在直接液相沉淀法中，团聚现象几乎存在于任何一个操作步骤。颗粒的团聚一般分软团聚和硬团聚。软团聚主要是由于颗粒间的范德华力和库仑力所致，该团聚可以通过一些化学作用或施加机械能的方式来消除。粉末的硬团聚体内除了颗粒之间的范德华力和库仑力外，还存在化学键作用。因此，硬团聚体在以后的加工过程中其结构不易被破坏，导致材料性能反而变差。一般认为硬团聚的形成与氢氧化物沉淀胶体结构中含有的非架桥羟基、结构配位水和吸附水有关，其中，吸附水多以颗粒间毛细管水的形式存在，随着液体的不断蒸发，沉淀颗粒中出现空隙，在空隙中形成大量的弯月面，于是，毛细收缩作用将粒子压到一起。沉淀中液体的表面张力越大，毛细收缩作用就越强，沉淀在干燥过程中，越容易在粒子间形成较强的结合力，颗粒之间的聚集就越严重，颗粒表面的吸附水与颗粒之间由于氢键作用使颗粒结合的更紧密，随着水的进一步脱除，相邻胶粒的非架桥羟基即可自发转变为架桥羟基；并将沉淀中的部分结构配位水排除，从而形成硬团聚，而这种硬团聚在随后的焙烧过程中又可能得到进一步的加强。
为了消除直接液相沉淀法所产生的硬团聚，人们做了大量的工作，目前还处于探索阶段。反团聚可分两步进行第一步，在形成胶体沉淀过程中控制颗粒的团聚，如高分子保护法，目前在该方面的研究较少；第二步，在干燥过程前，采用如有机物洗涤、共沸蒸馏、冷冻干燥、喷射干燥、超临界流体干燥等方法控制沉淀的团聚。
在现有的制备纳米金属氧化物液相法中，有的工艺流程复杂，有的设备及技术要求高，有的原材料成本高，有的生产周期长，有的产率低，有的产生污染，有的不能从根本上消除制备过程中产生的团聚现象导致产品的分散性差，限制了其在工业生产中的应用。且现有方法中适用制备不同种类的纳米金属氧化物的通用方法并不多，大都是关于某一具体氧化物的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单，成本低，效率高，产品无团聚，无环境污染，易于实现工业化生产的，且具有一定通用性的制备纳米金属氧化物的方法。
按照本发明的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于包括下列步骤1)配制金属盐乙醇溶液，用体积百分比含量为≤25％的水将金属盐溶解，然后用乙醇稀释至浓度范围为0.05mol/L～1mol/L的金属盐乙醇溶液，2)配制氨水乙醇溶液，将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度0.05mol/L～4mol/L的氨水乙醇溶液，3)使配制好的金属盐乙醇溶液和氨水的乙醇溶液在搅拌下充分混合，混合时反应的温度可控制在5℃至70℃范围内，
4)将反应终点的pH值控制在5～11的范围内，使金属氢氧化物沉淀完全，5)将反应液过滤，使金属氢氧化物沉淀与母液分离，6)用乙醇将分离出的金属氢氧化物沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的金属氢氧化物在30℃～120℃下烘干1～6小时，8)将烘干后的金属氢氧化物在500℃～1000℃下焙烧1～4小时，即可得到松散的纳米金属氧化物粉体。
在本方法中采用乙醇为主要反应介质来替代直接液相沉淀法反应体系中的大量水分子，其作用如下(1)降低表面张力，减弱毛细作用；(2)大大降低颗粒表面的吸附水，减少颗粒之间氢键的形成，这两种作用使硬团聚不易发生，从根本上消除了团聚现象。另外，以乙醇为主要介质降低了氢氧化物的溶解度，使沉淀物相对过饱和度提高，这有利于爆发成核，形成均分散胶体体系。对于某些溶解度较大的氢氧化物来说，通过降低其溶解度可减少损失。
用甲醇、丙醇、异丙醇等有机溶液替代乙醇，基本可获得相同的效果，但是，相对乙醇来说，甲醇毒性大，而其它醇类价格高，且金属盐在其中溶解度小。
按照本发明，所述的金属盐为能溶于乙醇的金属氯化物、带有结晶水的金属氯化物、金属硝酸盐或有结晶水的金属硝酸盐。
按照本发明，所述的金属盐可选自元素周期表IIA～VA族、IIIB～VIIB族及镧系中的至少1种金属离子。
按照本发明，所述的纳米金属氧化物为含元素周期表IIA～VA族、IIIB～VIIB族及镧系中的至少1种金属元素的氧化物，例如氧化锆、掺杂Y2O3的氧化锆、掺杂MgO的氧化锆、氧化镁、氧化钛、氧化锡、氧化铝等。
按照本发明，所述的金属盐乙醇溶液的配制方法是先用少量的水将金属盐溶解，以增加其在乙醇中的溶解度，然后，用乙醇稀释至所需浓度。
按照本发明，所述的金属盐乙醇溶液的浓度为0.2mol/L～0.5mol/L。
按照本发明，所述的沉淀反应的温度以室温为最佳，此时能耗最小。
按照本发明，所述的沉淀反应终点pH可控制在5.5～11的范围内。对于溶度积较小的氢氧化物，沉淀反应终点pH可控制在5.5～9的范围内，可使沉淀完全；对于溶度积较大的氢氧化物，沉淀反应终点pH可控制在8～11的范围内，以保证沉淀完全。
按照本发明，所述的用乙醇洗涤可进一步脱除吸附水。
按照本发明，所述的烘干过程可用普通烘箱，温度为100℃～120℃，烘干时间为1～3h；也可用真空干燥箱，温度为30℃～100℃，烘干时间为2～5h。
按照本发明，所述的焙烧过程的温度视具体氧化物而定，其范围是500℃～1000℃，焙烧时间为1～4h。本工艺中因沉淀前期处理妥当(乙醇既为反应介质又为洗涤液)，直接得到松散的纳米氧化物粉体。
按照本发明，所述的乙醇采用无水乙醇、95％乙醇或循环回收乙醇。
按照本发明，所述的回收乙醇为对整个制备过程中产生的滤液，包括母液，进行蒸馏得到的乙醇，蒸馏回收乙醇过程的同时得到氯化铵副产物，基本实现“零排放”。
按照本发明的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，具有下列突出的特点1.在本发明中，乙醇既为沉淀反应的主要介质又为洗涤液，由此消除了制备过程中因吸附水而产生的团聚现象，使得金属氢氧化物沉淀易过滤洗涤，在最佳条件下得到的最终纳米金属氧化物粉体松软，不必研磨。
2.本发明整个过程中所使用的乙醇均可蒸馏回收，循环利用，同时可得到副产物氯化铵，基本实现“零排放”，可称为绿色化学合成法。
3.本发明原料易得、操作简单、无需复杂设备、成本低、效率高、方法参数极易控制、易于实现大规模工业化生产，且具有一定通用性。
图1为本发明提供的由实施例1方法所获得的纳米氧化锆的透射电镜照片(TEM照片)。
图2为本发明提供的由实施例1方法所获得的纳米氧化锆的XRD谱图。
图3为本发明提供的由实施例2方法所获得的掺杂Y2O3的纳米氧化锆TEM照片。
图4为本发明提供的由实施例3方法所获得的掺杂MgO的纳米氧化锆TEM照片。
图5为本发明提供的由实施例4方法所获得的纳米氧化镁的TEM照片。
图6为本发明提供的由实施例4方法所获得的纳米氧化镁的XRD谱图。
图7为本发明提供的由实施例5方法所获得的纳米氧化钛的TEM照片。
图8为本发明提供的由实施例5方法所获得的纳米氧化钛的XRD谱图。
图9为本发明提供的由实施例6方法所获得的纳米氧化锡的TEM照片。
图10为本发明提供的由实施例6方法所获得的纳米氧化锡的XRD谱图。
图11为本发明提供的由实施例7方法所获得的纳米氧化铝的TEM照片。
图12为本发明提供的由实施例7方法所获得的纳米氧化铝的XRD谱图。
具体实施例方式
下面结合附图并通过一系列实施例来说明本发明的具体实施方式
。
实施例1用直接液相沉淀法制备纳米氧化锆的方法，包括以下步骤1) 配制锆盐乙醇溶液，称取一定量的ZrOCl2·8H2O溶于体积百分比含量为12％的水中，再加入乙醇配成浓度为0.5mol/L的ZrOCl2乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，将氨水乙醇溶液滴入ZrOCl2乙醇溶液中，生成白色ZrO(OH)2沉淀，反应温度为室温，4)滴加至溶液pH为6.8时，反应结束，ZrO(OH)2沉淀完全，5)将反应液过滤，使ZrO(OH)2沉淀与母液分离，
6)用乙醇将ZrO(OH)2沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的ZrO(OH)2沉淀置于烘箱中，在115℃下烘干2小时，8)将烘干后的ZrO(OH)2沉淀置于马弗炉中，在600℃下焙烧2小时，即得到白色的分散纳米氧化锆粉体。
本实施例的产率为93.8％，分析图1和图2，数据表明，产品的平均粒径为14nm，为单斜晶型。
实施例2用直接液相沉淀法制备掺杂Y2O3的纳米氧化锆的方法，包括以下步骤1)配制金属盐乙醇溶液，称取一定量的ZrOCl2·8H2O和一定量的Y(NO3)3·6H2O，使最终产品的Y2O3摩尔百分含量为3％，将它们溶于体积百分比含量为10％的水中，再加入乙醇配制成含Y(NO3)3的浓度为0.48mol/L的ZrOCl2乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，将氨水乙醇溶液滴入ZrOCl2-Y(NO3)3乙醇溶液中，生成含Y(OH)3的ZrO(OH)2白色沉淀，反应温度为室温，4)滴加至溶液pH为6.8时，反应结束，含Y(OH)3的ZrO(OH)2沉淀完全，5)将反应液过滤，使沉淀物与母液分离，6)用乙醇将沉淀物洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的沉淀物置于烘箱中在115℃下烘干2小时，8)将烘干后的沉淀物置于马弗炉中在700℃下焙烧2小时，即得到分散的掺杂Y2O3的纳米氧化锆粉体。
本实施例的产率为91.1％，由图3测得产品的平均粒径为19nm。
实施例3用直接液相沉淀法制备掺杂MgO的纳米氧化锆的方法，包括以下步骤1)配制金属盐乙醇溶液，称取一定量的ZrOCl2·8H2O和一定量的Mg(NO3)2·6H2O，使最终产品的MgO摩尔百分含量为9％，用体积百分比含量为12％的水将其溶解，然后用乙醇稀释配制成含Mg(NO3)2的浓度为0.45mol/L的ZrOCl2乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，将氨水乙醇溶液滴入ZrOCl2-Mg(NO3)3乙醇溶液中，生成含Mg(OH)2的ZrO(OH)2白色沉淀，反应温度为室温，4)滴加至溶液pH为6.8时，反应结束，含Mg(OH)2的ZrO(OH)2沉淀完全，5)将反应液过滤，使沉淀物与母液分离，6)用乙醇将沉淀物洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的沉淀物置于烘箱中在115℃下烘干2小时，8)将烘干后的沉淀物置于马弗炉在800℃下焙烧2小时，即得到分散的掺杂MgO的纳米氧化锆粉体。
本实施例的产率为87.2％，由图4测得产品的平均粒径为29nm。
实施例4用直接液相沉淀法制备纳米氧化镁的方法，包括以下步骤1)配制镁盐乙醇溶液，称取一定量的MgCl2·6H2O，用体积百分比含量为6％的水将其溶解，然后用乙醇稀释，配制成浓度为0.2mol/L的MgCl2乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为0.4mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，向配制好的镁盐乙醇溶液中滴入氨水乙醇溶液，生成氢氧化镁白色沉淀，反应温度为室温，4)滴加至溶液pH为9.6时，反应结束，氢氧化镁沉淀完全，5)将反应液过滤，使氢氧化镁沉淀与母液分离，6)用乙醇将分离出的氢氧化镁沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的氢氧化镁沉淀置于烘箱中在115℃下烘干2小时，8)将烘干后的氢氧化镁沉淀置于马弗炉中在800℃下焙烧2小时，即获得分散的纳米氧化镁粉体。
本实施例的产率为79.2％，分析图5和图6，数据表明，产品的平均粒径为48nm，为立方晶型。
实施例5用直接液相沉淀法制备纳米氧化钛的的方法，包括以下步骤1)配制钛盐乙醇溶液，称取一定量的TiCl4液体，直接用乙醇稀释，配制成浓度为0.5mol/L的TiCl4乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，向配制好的钛盐乙醇溶液中滴入氨水乙醇溶液，生成白色氢氧化钛沉淀，反应温度为室温，4)将混合反应终点的pH值控制在7.2，反应结束，氢氧化钛沉淀完全，5)将反应液过滤，使氢氧化钛沉淀与母液分离，6)用乙醇将分离出的氢氧化钛沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的氢氧化钛沉淀置于烘干箱内在110℃下烘干2小时，8)将烘干后的氢氧化钛沉淀置于马弗炉中在600℃下焙烧2小时，即获得分散的纳米氧化钛粉体。
本实施例的产率为91.5％，分析图7和图8，数据表明，产品的平均粒径为28nm，为锐钛矿和金红石混合晶型(以锐钛矿为主)。
实施例6用直接液相沉淀法制备纳米氧化锡的的方法，包括以下步骤1)配制锡盐乙醇溶液，称取一定量的SnCl4·5H2O，用体积百分含量为8％的水将其溶解，然后用乙醇稀释，配制成浓度为0.5mol/L的SnCl4乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，向配制好的SnCl4的乙醇溶液中滴入氨水乙醇溶液，生成氢氧化锡沉淀，反应温度为室温，4)将混合液反应终点的pH值控制在6.8，反应结束，氢氧化锡沉淀完全，5)将反应液过滤，使氢氧化锡沉淀与母液分离，
6)用乙醇将分离出的氢氧化锡沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的氢氧化锡沉淀置于烘箱内在110℃下烘干2小时，8)将烘干后的氢氧化锡沉淀置于马弗炉中在600℃下焙烧2小时，即获得分散的纳米氧化锡粉体。
本实施例的产率为92.5％，分析图9和图10，数据表明，产品的平均粒径为11nm，为四方晶型。
实施例7用直接液相沉淀法制备纳米氧化铝的方法，包括以下步骤1)配制铝盐乙醇溶液，称取一定量的AlCl3·6H2O，用体积百分含量为15％的水将其溶解，然后用乙醇稀释，配制成浓度为0.5mol/L的AlCl3的乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为1.5mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，向配制好的AlCl3的乙醇溶液中滴入氨水乙醇溶液，生成氢氧化铝沉淀，反应温度为室温，4)控制反应终点的pH值为7.0，反应结束，氢氧化铝沉淀完全，5)将反应液过滤，使氢氧化铝沉淀与母液分离，6)用乙醇将分离出的氢氧化铝沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的氢氧化铝沉淀置于烘箱内在110℃下烘干2小时，8)将烘干后的氢氧化铝沉淀置于马弗炉在800℃下焙烧2小时，即获得松散的纳米氧化铝粉体。
本实施例的产率为95.2％，分析图11和图12，数据表明，产品的平均粒径为5nm，为γ-Al2O3。
在上述各制备过程中，滤液包括母液经过蒸馏可回收乙醇，同时得到氯化铵副产品，基本上实现零排放，可称为绿色化学合成方法。
权利要求
1.一种用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于包括下列步骤1)配制金属盐乙醇溶液，用体积百分比含量为≤25％的水将金属盐溶解，然后用乙醇稀释，配制成浓度范围为0.05mol/L～1mol/L的金属盐乙醇溶液，2)配制氨水乙醇溶液，将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度范围为0.05mol/L～4mol/L的氨水乙醇溶液，3)使配制好的金属盐乙醇溶液和氨水的乙醇溶液在搅拌下充分混合，进行沉淀反应，反应温度可控制在5℃至70℃范围内，4)控制沉淀反应终点的pH值在5～11的范围内，使金属氢氧化物沉淀完全，5)将反应液过滤，使金属氢氧化物沉淀与母液分离，6)用乙醇将分离出的金属氢氧化物沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的金属氢氧化物在30℃～120℃下烘干1～6小时，8)将烘干后的金属氢氧化物在500℃～1000℃下焙烧1～4小时，即可得到松散的纳米金属氧化物粉体。
2.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的金属盐为能溶于乙醇的金属氯化物、带有结晶水的金属氯化物、金属硝酸盐或有结晶水的金属硝酸盐。
3.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的金属盐可选自元素周期表IIA～VA族、IIIB～VIIB族及镧系中的至少1种金属离子。
4.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的纳米金属氧化物为含元素周期表IIA～VA族、IIIB～VIIB族及镧系中的至少1种金属元素的氧化物。
5.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的金属盐乙醇溶液的浓度范围为0.2mol/L～0.5mol/L。
6.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的沉淀反应的温度以室温为最佳。
7.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的乙醇采用无水乙醇、95％乙醇或循环回收乙醇。
8.根据权利要求7所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的回收乙醇为对整个制备过程中产生的滤液，包括母液，进行蒸馏得到的乙醇。
9.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的纳米金属氧化物为纳米氧化锆，制备方法包括以下步骤1)配制锆盐乙醇溶液，称取一定量的ZrOCl2·8H2O溶于体积百分比含量为12％的水中，再加入乙醇配成浓度为0.5mol/L的ZrOCl2乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，将氨水乙醇溶液滴入ZrOCl2乙醇溶液中，生成白色ZrO(OH)2沉淀，反应温度为室温，4)滴加至溶液pH为6～8时，反应结束，ZrO(OH)2沉淀完全，5)将反应液过滤，使ZrO(OH)2沉淀与母液分离，6)用乙醇将ZrO(OH)2沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的ZrO(OH)2沉淀置于烘箱中，在115℃下烘干2小时，8)将烘干后的ZrO(OH)2沉淀置于马弗炉中，在600℃～800℃下焙烧1～2小时，即得到白色的分散纳米氧化锆粉体。
10.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的纳米金属氧化物为掺杂Y2O3的纳米氧化锆，制备方法包括以下步骤1)配制金属盐乙醇溶液，称取一定量的ZrOCl2·8H2O和一定量的Y(NO3)3·6H2O，使最终产品的Y2O3摩尔百分含量为3～10％，将它们溶于体积百分比含量为10％的水中，再加入乙醇配制成含Y(NO3)3的浓度为0.48mol/L的ZrOCl2乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，将氨水乙醇溶液滴入Y(NO3)3-ZrOCl2乙醇溶液中，生成含Y(OH)3的ZrO(OH)2白色沉淀，反应温度为室温，4)滴加至溶液pH为6～8时，反应结束，含Y(OH)3的ZrO(OH)2沉淀完全，5)将反应液过滤，使沉淀物与母液分离，6)用乙醇将沉淀物洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的沉淀物置于烘箱中在115℃下烘干2小时，8)将烘干后的沉淀物置于马弗炉中在600℃～900℃下焙烧1～2小时，即得到分散的掺杂Y2O3的纳米金属氧化锆粉体。
11.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的纳米金属氧化物为掺杂MgO的纳米氧化锆，制备方法包括以下步骤1)配制金属盐乙醇溶液，称取一定量的ZrOCl2·8H2O和一定量的Mg(NO3)2·6H2O，使最终产品的MgO摩尔百分含量为3～10％，用体积百分比含量为12％的水将其溶解，然后用乙醇稀释配制成含Mg(NO3)2的浓度为0.45mol/L的ZrOCl2乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，将氨水乙醇溶液滴入Mg(NO3)2-ZrOCl2乙醇溶液中，生成含Mg(OH)2的ZrO(OH)2白色沉淀，反应温度为室温，4)滴加至溶液pH为6.5～9时，反应结束，含Mg(OH)2的ZrO(OH)2沉淀完全，5)将反应液过滤，使沉淀物与母液分离，6)用乙醇将沉淀物洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的沉淀物置于烘箱中在115℃下烘干2小时，8)将烘干后的沉淀物置于马弗炉在800℃下焙烧1～2小时，即得到分散的掺杂MgO的纳米金属氧化锆粉体。
12.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的纳米金属氧化物为纳米氧化镁，制备方法包括以下步骤1)配制镁盐乙醇溶液，称取一定量的MgCl2·6H2O，用体积百分比含量为6％的水将其溶解，然后用乙醇稀释，配制成浓度为0.2mol/L的MgCl2乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为0.4mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，向配制好的镁盐乙醇溶液中滴入氨水乙醇溶液，生成氢氧化镁白色沉淀，反应温度为室温，4)滴加至溶液pH为9.5～11时，反应结束，氢氧化镁沉淀完全，5)将反应液过滤，使氢氧化镁沉淀与母液分离，6)用乙醇将分离出的氢氧化镁沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的氢氧化镁沉淀置于烘箱中在115℃下烘干2小时，8)将烘干后的氢氧化镁沉淀置于马弗炉中在600～900℃下焙烧1～3小时，即获得分散的纳米氧化镁粉体。
13.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的纳米金属氧化物为纳米氧化钛，制备方法包括以下步骤1)配制钛盐乙醇溶液，称取一定量的TiCl4液体，直接用乙醇稀释，配制成浓度为0.5mol/L的TiCl4乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，向配制好的钛盐乙醇溶液中滴入氨水乙醇溶液，生成白色氢氧化钛沉淀，反应温度为室温，4)将混合反应终点的pH值控制在6～8，反应结束，氢氧化钛沉淀完全，5)将反应液过滤，使氢氧化钛沉淀与母液分离，6)用乙醇将分离出的氢氧化钛沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的氢氧化钛沉淀置于烘干箱内在110℃下烘干2小时，8)将烘干后的氢氧化钛沉淀置于马弗炉中在500℃～700℃下焙烧1～2小时，即获得分散的纳米氧化钛粉体。
14.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的纳米金属氧化物为纳米氧化锡，制备方法包括以下步骤1)配制锡盐乙醇溶液，称取一定量的SnCl4·5H2O，用体积百分含量为8％的水将其溶解，然后用乙醇稀释，配制成浓度为0.5mol/L的SnCl4乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为2mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，向配制好的SnCl4的乙醇溶液中滴入氨水乙醇溶液，生成氢氧化锡沉淀，反应温度为室温，4)将混合液反应终点的pH值控制在6～8，反应结束，氢氧化锡沉淀完全，5)将反应液过滤，使氢氧化锡沉淀与母液分离，6)用乙醇将分离出的氢氧化锡沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的氢氧化锡沉淀置于烘箱内在110℃下烘干2小时，8)将烘干后的氢氧化锡沉淀置于马弗炉中在500℃～700℃下焙烧1～3小时，即获得分散的纳米氧化锡粉体。
15.根据权利要求1所述的用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于所述的纳米金属氧化物为纳米氧化铝，制备方法包括以下步骤1)配制铝盐乙醇溶液，称取一定量的AlCl3·6H2O，用体积百分含量为15％的水将其溶解，然后用乙醇稀释，配制成浓度为0.5mol/L的AlCl3的乙醇溶液，2)将浓氨水用乙醇稀释，配制成浓度为1.5mol/L的氨水乙醇溶液，3)在充分搅拌下，向配制好的AlCl3的乙醇溶液中滴入氨水乙醇溶液，生成氢氧化铝沉淀，反应温度为室温，4)控制反应终点的pH值为6～8，反应结束，氢氧化铝沉淀完全，5)将反应液过滤，使氢氧化铝沉淀与母液分离，6)用乙醇将分离出的氢氧化铝沉淀洗涤至无氯离子，7)将洗涤后的氢氧化铝沉淀置于烘箱内在110℃下烘干2小时，8)将烘干后的氢氧化铝沉淀置于马弗炉在700℃～1000℃下焙烧2小时，即获得松散的纳米氧化铝粉体。
全文摘要
本发明提供一种用直接液相沉淀法制备纳米金属氧化物的方法，其特征在于包括下列步骤配制金属盐的乙醇溶液，配制氨水乙醇溶液，使两者在搅拌下充分混合，将得到的金属氢氧化物沉淀用乙醇洗涤，洗涤后的沉淀经过烘干、焙烧后，即得到松散的纳米金属氧化物粉体；将整个过程中产生的滤液经过蒸馏回收乙醇，同时得到氯化铵副产物，回收的乙醇可循环使用。本发明采用乙醇作为主要反应介质和洗涤液，有效地消除了制备过程中产生的团聚现象，使最终的纳米金属氧化物粉体分散性良好。本方法原料易得，操作简单，生产成本低，效率高，基本上实现“零排放”，工艺参数易控制，易于实现大规模工业生产，并且具有一定的通用性。
文档编号C01G1/02GK1611448SQ200410021008
公开日2005年5月4日 申请日期2004年1月6日 优先权日2004年1月6日
发明者王绍艳, 李晓安, 张志强, 朱晓明, 李红霞, 王金东 申请人:鞍山科技大学