[发明专利]介质阻挡放电等离子体方式制备纳米金属氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米粉体制备领域，特别涉及一种介质阻挡放电等离子体方式制备纳米金属氧化物的方法。

背景技术

等离子体是由失去部分电子的原子及原子被电离后产生的离子和电子所组成的离子化气体状物质，具有很好的导电性。等离子体中的带电粒子运动时，能引起正电荷或负电荷局部集中，产生电场；电荷定向运动引起电流，产生磁场。电场和磁场会影响其他带电粒子的运动，并伴随着极强的热辐射和热传导，等离子体为材料、能源、环境和物理等学科的进一步发展提供新的技术和工艺。目前，等离子体已经被应用在多个方面，例如：1.等离子体冶炼：用于冶炼用普通方法难以冶炼的材料；2.等离子体喷涂：用等离子体沉积快速固化法可将特种材料粉末喷入热等离子体中熔化，并喷涂到基体上；3.等离子体焊接：特点是焊缝平整，可以再加工，没有氧化物杂质，焊接速度快；4.等离子体分解易挥发性有机物(VOC)；5.等离子体除去气体中的悬浮颗粒，等等。

本发明涉及的介质阻挡放电是一种特殊的等离子体，是用绝缘介质插入两个电极之间，在放电电极上施加足够高的交流电压，即使在很高气压下气体也会被击穿而放电，其电子能量较高，重粒子能量低。

本发明处理的对象为可分解的金属盐或氢氧化物，这些组分通常会作为前驱体而被广泛应用，并被焙烧制得金属氧化物。焙烧的温度一般较高，容易造成金属的团聚，导致分散性差以及晶体缺陷。

本发明采用介质阻挡放电等离子体分解金属盐或氢氧化物，制备金属氧化物纳米颗粒的方法。和其他使用等离子体制备金属颗粒或金属氧化物颗粒的方法相比，具有以下特征：使用的是介质阻挡放电，而非等离子体焰炬或其他高温等离子体，处理过程中温度远低于样品的热分解温度；放电设备简单；处理对象只要是粉末状即可，无需特殊处理；处理对象为常见的金属盐或氢氧化物，具有广泛的使用对象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用介质阻挡放电等离子体方式制备金属氧化物纳米颗粒的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种介质阻挡放电等离子体方式制备金属氧化物的方法，包括如下步骤：

(1).将金属盐或氢氧化物组分放在不导电介质材料的容器中并置于等离子体装置的两个电极之间，放电气氛为大气压下的空气；

(2).在两个电极上施加10000—50000V的交流电压，处理3—30分钟，即可制备出不同形貌、各种粒度的纳米金属氧化物颗粒。

而且，所述的介质阻挡放电等离子体采用单介质阻挡放电或双介质阻挡放电，使用的介质为石英、陶瓷、有机玻璃。

而且，所述的金属盐或氢氧化物包括金属的碳酸盐、硝酸盐、氯化物、碱式碳酸盐或氢氧化物或者上述物质的混合物。

本发明的优点和积极效果是：

本发明采用的介质放电等离子体分解方式，与通常采用的焙烧相比，具有低温、低能耗、分解过程迅速等特点，并且由于避免了催化剂暴露在过高的温度下，获得的催化剂不会因热团聚，从而颗粒更小，晶形更好；与等离子体热分解过程相比，介质放电等离子体分解的温度很低，处理时样品温度始终低于样品的热分解温度，推断其机理，是由高能等离子体直接轰击样品而使样品分解，能量直接作用于样品分解，能量利用效率更高，所制金属氧化物颗粒粒度均匀、晶形完整，其粒径为纳米级，对小批量分解制备氧化物更有优势。

总之，本发明采用介质阻挡放电等离子体分解金属盐或氢氧化物制备金属氧化物纳米颗粒的方法，与其他使用等离子体制备金属颗粒或金属氧化物颗粒的方法相比，具有以下特点：1.使用的是介质阻挡放电，而非等离子体焰炬或其他高温等离子体，处理过程中温度远低于样品的热分解温度；2.常压下制备；3.处理对象只要是粉末状即可，无需特殊处理；4.处理对象为常见的金属盐或氢氧化物，涉及范围较广；5.放电设备较为简单。6.分解制备的金属氧化物为10nm—2μm的颗粒。

附图说明

图1：等离子体处理设备示意图；

图2：氢氧化铜经介质阻挡放电等离子处理分解后的电子衍射谱图(Mg靶Kα辐射)；

图3：氢氧化铜经介质阻挡放电等离子处理分解后的扫描电镜图；

图4：碳酸铜与碳酸锌的混合物经介质阻挡放电等离子处理分解后的光电子能谱图；

图5：碳酸铜与碳酸锌的混合物经介质阻挡放电等离子处理分解后的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。