[发明专利]一种金属氧化物纳米微球的合成方法

说明书

本发明公开了一种金属氧化物纳米微球的合成方法，以微乳液为模板，使金属醇化物或有机金属盐在微乳液中水解，最终形成的纳米微球。反应在无水条件下，将能够相互反应生成水的物质引入微乳液体系中，通过控制产生水的化学反应的速率，控制微乳液体系的水含量，从而实现对金属醇化物或有机金属盐水解速率的有效调控；同时调节体系中微乳液的胶束直径，使得使金属氧化物纳米微球粒径可控、粒径分布窄。利用该技术得到金属氧化物纳米微球的粒径的直径在10~2000 nm内可控，纳米微球颗粒粒径的多分散指数在1~5%之间。本发明合成过程简单，操作容易，重复性好，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，特别的涉及一种金属氧化物纳米微球的合成方法。

背景技术

在众多无机材料中，金属氧化物微球材料占有重要的地位，金属氧化物微球在日常生活和工业上都有广泛的应用。例如，二氧化钛纳米微球一直被认为是产生光子晶体最理想的对象，另外其作为颜料和造纸增白剂、光催化剂、光学催化剂也占有重要地位，在催化领域二氧化钛既可以作为催化剂又可以作为催化载体，化妆品中常添加二氧化钛颗粒作为防晒霜的抗紫外成分；纳米氧化铝是白色晶状粉末，已经证实其存在α、β、γ、δ、η、θ、κ和χ等十一种晶体，不同结构的纳米氧化铝有不同的特点，因而有不同的应用：χ、β、η、γ-Al₂O₃，其特点是多孔性，高分散、高活性，属活性氧化铝；α-Al₂O₃，其比表面低，具有耐高温的惰性，但不属于活性氧化铝，几乎没有催化活性；β-Al₂O₃、γ-Al₂O₃的比表面较大，孔隙率高、耐热性强，成型性好，具有较强的表面酸性和一定的表面碱性，被广泛应用作催化剂和催化剂载体等新的绿色化学材料。可见，研究金属氧化物微球具有重要意义。

利用微乳液为模板是合成微球的理想方法，但在合成金属氧化微球时，因金属醇化物或金属有机盐的水解速率过快，整个过程难于控制仅仅能得到无规则形貌的固体颗粒，难于得到具有规则形貌的纳米结构。只有当金属醇化物或金属有机盐水解速率足够低时，才能够得到的金属氧化物纳米微球。针对上述难题本发明在无水条件下，通过在难于控制水解反应前端，引入容易控制且能够产生水的酯化或酰胺化反应实现对金属醇化物或金属有机盐水解反应的有效调控，使利用微乳液合成金属氧化物纳米微球成为可能。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种金属氧化物纳米微球的合成方法，以金属醇化物或金属有机盐作为前体，在无水条件下，通过在金属醇化物或金属有机盐水解反应前插入释水的化学反应，通过控制释水反应的速率实现对金属氧化纳米微球合成过程的控制，解决了金属氧化纳米微球的团聚和合成过程不可控的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种金属氧化物纳米微球的合成方法，具体包括如下步骤：

1）向有机溶剂中加入表面活性剂后，加热到20~100°C，充分搅拌后，形成微乳液体系；

2）向步骤1）获得的微乳液体系中加入化合物A、能与化合物A反应产生水的化合物B以及能催化化合物A和化合物B反应的催化剂C后得到混合体系，再将金属醇化物或金属有机盐溶于溶剂后加入所述混合体系中，充分分散溶解并搅拌，得到反应液；所述化合物A和化合物B均能溶于步骤1）所述有机溶剂中；

3）将步骤2）得到的反应液室温加热至50~80°C，使化合物A与化合物B在催化剂C的作用下反应产生水，金属醇化物或金属有机盐在生成水的作用下水解，并形成纳米微球，待反应结束后得到反应终液，再向所述反应终液中加入洗脱剂破乳，然后离心得到固体颗粒；

4）将步骤3）得到的固体颗粒经洗脱剂洗脱、干燥和焙烧，即得到金属氧化物纳米微球。

进一步，所述金属氧化物纳米微球中的金属氧化物为二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锡、三氧化二铁、氧化铈、氧化锆、氧化铜和氧化锶中的一种或多种。