[发明专利]无机纳米材料、有机纳米材料、杂化纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，更具体地说，涉及一种无机纳米材料、有机纳米材料、杂化纳米材料及其制备方法。

背景技术

纳米材料的比表面积大，在纳米和分子水平范围内具有应用特性，成为材料科学中最为热门和前沿的研究领域。纳米材料主要包括无机纳米材料、有机纳米材料以及无机-有机杂化纳米材料。作为无机纳米材料，无机陶瓷材料及无机陶瓷纳米材料在能源、电子、超导材料、半导体、光电子材料、传感、激光、环境及生物技术等领域得到广泛应用；具有高介电常数的多金属氧化物纳米陶瓷则为新型超级电容电池的制备提供了原料。有机纳米材料的形态结构稳定，在具有小尺寸效应、表面效应和量子隧道效应的同时，还具有温度、pH值、电场和磁场等响应性。

无机-有机纳米杂化材料是科技进步的产物，其兼具聚合物的低密度、高韧性、可塑性以及无机材料的透明性、高折射性、表面坚硬性等诸多优良性质，从而无机-有机杂化纳米材料在光学、催化、微电子、包装、生物、制药等行业都具有巨大的潜在应用。以其在电介质物理学领域的应用为例，无机-有机纳米杂化材料中的无机陶瓷材料作为电介质，其极化为“原子极化”，具有代表性的材料为金属氧化物、双金属氧化物以及多金属氧化物等；与之相对的，无机-有机纳米杂化材料中的有机材料作为电介质，其极化为“电子极化”，具有代表性的材料为导电高分子类材料。

相关研究人员对无机纳米材料、有机纳米材料以及无机-有机杂化纳米材料的制备方法进行了广泛的研究。例如，申请号为200710072263.3的中国专利文献报道了一种聚酰亚胺/无机纳米杂化材料的制备方法，采用溶胶凝胶法制备无机氧化物纳米粒子，在溶胶凝胶反应过程中加入改性剂亚胺环基硅烷，得到无机-有机复合体纳米颗粒；将无机-有机复合体纳米颗粒分散于聚酰胺酸溶液中，加热处理后得到了聚酰亚胺/无机纳米杂化材料。该方法对纳米杂化材料的制备温度以及pH值要求苛刻，无法在较低温度、强酸或强碱条件下反应。

本发明人考虑，分别提供一种无机纳米材料、有机纳米材料、杂化纳米材料及其制备方法，该方法工艺简单，反应易于控制，具有广阔的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种无机纳米材料、有机纳米材料、杂化纳米材料及其制备方法，该方法工艺简单，反应易于控制。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种无机纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤a1)将钛源化合物的酸性溶液、石脑油、非离子型乳化剂和醇类化合物混合，搅拌后形成乳液体系；

步骤a2)向所述乳液体系中加入A源化合物溶液，调节pH值，反应后得到无机纳米材料，所述A源化合物为锶源化合物和/或钡源化合物。

优选的，所述非离子型乳化剂为烷基酚与环氧乙烷的缩合物或聚氧乙烯-8-辛基苯基醚。

优选的，所述醇类化合物为正丁醇。

优选的，步骤a1)后还包括：

调节所述乳液体系的pH值至中性。

优选的，所述步骤a2)的反应温度为70～80℃，反应时间为2～5小时。

本发明还提供一种有机纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤b1)将过硫酸铵的酸性溶液、石脑油、非离子型乳化剂和醇类化合物混合，搅拌后形成乳液体系；

步骤b2)向所述乳液体系中加入反应单体，反应后得到有机纳米材料，所述反应单体为苯胺、吡咯或噻吩。

优选的，所述非离子型乳化剂为烷基酚与环氧乙烷的缩合物或聚氧乙烯-8-辛基苯基醚。

优选的，所述醇类化合物为正丁醇。

优选的，所述步骤b2)的反应温度为0～5℃，反应时间为2～5小时。

本发明还提供一种杂化纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤c1)将钛源化合物的酸性溶液、石脑油、非离子型乳化剂和醇类化合物混合，搅拌后形成乳液体系；

步骤c2)向所述乳液体系中加入A源化合物溶液，调节pH值，反应后得到无机纳米材料，所述A源化合物为锶源化合物和/或钡源化合物；

步骤c3)向所述无机纳米材料中依次加入过硫酸铵的酸性溶液和反应单体的酸性溶液，聚合反应后得到杂化纳米材料，所述反应单体为苯胺、吡咯或噻吩。

优选的，所述非离子型乳化剂为烷基酚与环氧乙烷的缩合物或聚氧乙烯-8-辛基苯基醚。

优选的，所述醇类化合物为正丁醇。

优选的，步骤c1)后还包括：

调节所述乳液体系的pH值至中性。