[发明专利]一种超细微粒和纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料合成领域，特别是涉及金属氧化物的超细微粒和纳米颗粒的制备方法，具体涉及一种超细微粒和纳米颗粒的制备方法。

背景技术

自1981年IBM公司苏黎世研究所的Bining和Rohrer发明隧道显微镜后，便诞生了纳米科学技术。从此，全世界掀起了纳米技术的研究热潮。纳米材料因其尺寸的微观性而具有与其它尺寸材料不同的特性：小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。这些特性使得纳米材料广泛应用于各种领域，如涂料、催化剂、电化学、光化学、结构材料(如光电子器件)以及生物领域。粒径10μm以上的颗粒可很容易地用常规粉碎技术如研磨、氮冷却获得。而制备小于1～10μm的超细颗粒，尤其是小于1μm的纳米颗粒，特别是小于100nm的纳米颗粒，则比较难。目前，制约着纳米技术发展的最大问题之一在于纳米材料的制备。

目前生产纳米氧化物的方法主要分为物理与化学方法两大类或分为气相、固相、液相法三类。物理方法中主要有：1、真空冷凝法，用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷得到纳米粒子，亦属于气相法，其特点是纯度高、结晶组织好、粒度可控制，但技术设备要求很高，投入太大；2、物理粉碎法，通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子，亦属于固相法，其特点是操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀；3、机械球磨法，生产条件控制得当，可得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子，亦属于固相法，其特点是操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀，专利CN1159226C即基于此方法。化学方法中主要有：1、气相沉积法，利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料，属于气相法，其特点是产品纯度高，粒度分布窄，专利CN1849186A即基于此方法；2、沉淀法，把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料，属于液相法，特点是简单易行，但纯度低，颗粒较大，适合制备氧化物；3、水热合成法，高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子，属于液相法，其特点是纯度高、分散性好、粒度易控制；4、溶胶凝胶法，金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子，属于液相法，其特点是反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和II-VI族化合物的制备，专利CN 1651437A即基于此方法；5、微乳液法，两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子，也属于液相法，其特点是粒子的单分散性和界面性好，II-VI族半导体纳米粒子多用此法制备，专利CN 1059913A、CN 1296282C即基于此方法；6、金属醇盐法，金属与醇反应生成的金属醇盐的水解来制备超微粉末。

上述现有的制备纳米粒子的方法中，还存在着以下缺陷：如需纳米粒子纯度高、分散性好、粒度均匀，则其对技术设备的要求高，或是工艺复杂，不易控制，投入成本大，不利于工业化生产，如真空冷凝法、气相沉积法、水热合成法、溶胶凝胶法、微乳液法、金属醇盐法；如想投入低，工艺简便，易于控制，则产生的纳米粒子的纯度低、颗粒不均匀，如物理粉碎法、机械球磨法。相对来说，沉淀法具有合成过程比较简单，合成条件比较容易控制，合成成本比较低等优点，工业应用较为广泛。其主要技术关键是解决团聚体粒度分布问题，粉末的团聚对纳米氧化物的性能有很大影响。如专利CN1137052C、CN1200051C、CN1394810A、CN1389403A的核心内容均为在沉淀后的产物中加醇类或其他有机物做表面活性剂和分散剂后灼烧；专利CN1749169A的核心内容为先加表面活性剂后沉淀灼烧；专利CN1281505C采用碱性柠檬酸铵体系制备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有制备方法的种种不足，提供一种制备超细微粒和纳米颗粒的生产方法。

本发明的目的之二是提供一种制备形貌为针状或纺锤状晶体颗粒的生产方法。

本发明的目的之三是提供一种废碱水的循环利用的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超细微粒和纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以金属的硝酸盐或氯化物溶液为原料，浓度为0.1～3.5mol/L；