一种纳米金属氧化物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米金属氧化物的制备方法，包括如下步骤，将硝酸盐水溶液在乳化剂作用下膨化形成多孔性硝酸盐混合物，然后与油相混合均匀后置于马弗炉中焙烧获得相应的纳米金属氧化物。本发明专利技术制备出的纳米金属氧化物可以是单一金属元素的氧化物，也可以是几种元素的混合金属氧化物。本发明专利技术方法工艺简单，操作简便，有助于提高纳米金属氧化物稳定性和粒径可控性，同时简化制备工序提高效率，更利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料制备领域，具体涉及一种或多种纳米金属氧化物的制备方法。
技术介绍
由于表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子效应等影响，导致了纳米尺寸的材料具有原材料所不具有的独特性能，从而使纳米材料在热力学、光学、催化、生物活性等许多方面表现出奇异的物理和化学特性，使得纳米材料作为功能材料在很多领域得到广泛的研究和应用。虽然纳米材料很多方面具有优越的性能，然而那么材料本身制备相对复杂，为满足纳米材料工程化需求，所以很多人提出很多方法制备纳米材料。在纳米金属氧化物中如CN101342486A利用微波加热的方法制备纳米氧化物，CN102616748A通过溶解再结晶方法获得纳米氧化物，CN1403375A水热法获得纳米氧化物，CN1613772A燃烧法获得纳米氧化物等，总体而言，制备纳米金属氧化物主要分为气相法、液相法和固相法。固相法中利用硝酸盐形成的自蔓延燃烧法由于其制备方法简单，产品制备量相对较大，便于进行产业化等特点得到了广泛重视，也成为研究热点。CN103420341A利用硝酸铵和三乙醇胺燃烧法获得纳米氧化物，CN102583256A加入氟化钠控制硝酸盐的燃烧模式实现纳米氧化物，CN103935961A以硝酸盐溶胶喷雾在热源上方法获得纳米金属氧化物，CN101462722A用尿素和硝酸铵为燃料制备纳米氧化物等等。综观目前自蔓延燃烧法获得的纳米金属氧化物存在显著的缺点，由于硝酸铵在常温常压下不能实现自持燃烧，一旦外界停止供热燃烧即停止，以硝酸铵为主的混合物也存在此现象，使得在硝酸铵混合物反应速度慢，燃烧反应不完全，因此获得的纳米金属氧化物的稳定性存在一定问题。另一方面柠檬酸或者尿素等来制备纳米金属氧化物需要首先制备前驱体，由于前驱体内含有大量的水，造成在制备纳米粒子时需要消耗大量的能量，不利于工业化生产。另一方面制备工序相对繁琐，为简化制备工序提高效率，同时提高金属纳米氧化物稳定性和粒径可控性，故进行本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能耗低、制备工序简单、效率高，同时能够提高纳米金属氧化物稳定性和粒径可控性的单一纳米金属氧化物或者纳米复合金属氧化物的制备方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种纳米金属氧化物的制备方法，包括如下步骤：首先将硝酸铵和金属硝酸盐溶于水中，加入乳化剂，随后经膨化得到多孔性硝酸盐混合物；其次将多孔性硝酸盐混合物与油相混合均匀后在600-1000℃煅烧1-3小时得到纳米金属氧化物。上述步骤中，所述金属硝酸盐为硝酸铈、硝酸锌、硝酸锆和硝酸铝中的任意一种或者几种。上述步骤中，所述的乳化剂为十八胺或者十八胺醋酸盐。上述步骤中，所述的膨化过程为在硝酸盐水溶液中加入乳化剂，加热溶解形成水包油的乳化体系后，在-0.08～-0.09MPa条件下抽真空得到多孔性硝酸盐混合物，其中，所述溶解温度为110-120℃。上述步骤中，所述多孔性硝酸盐混合物中，硝酸盐的质量分数为90％～95％，乳化剂的质量分数为0.15％-0.2％，其余为水。上述步骤中，所述的油相为柴油、润滑油、生物质油、煤制柴油、尼娜斯801和810、石蜡、微晶蜡、复合蜡等中的一种或多种，且油相需要加热至熔点形成均匀的液体。上述步骤中，多孔性硝酸盐混合物与油相混合后氧平衡为正氧平衡。上述步骤中，获得的燃烧产物所用溶剂为无水乙醇。本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：将硝酸盐膨化脱水制备多孔状的硝酸盐，在降低纳米材料制备能耗的同时，增加硝酸盐比表面，增强硝酸盐对油相的吸附能力，提高硝酸盐和油相的活性，改善硝酸盐燃烧特性，有助于提高纳米金属氧化物稳定性和粒径可控性，同时简化制备工序提高效率，更利于工业化生产。附图说明图1为本专利技术纳米二氧化铈的XRD图。图2为本专利技术纳米二氧化铈的透射电镜图。图3为本专利技术纳米四氧化三钴的XRD图。图4为本专利技术纳米四氧化三钴的透射电镜图。图5为本专利技术纳米氧化铜的XRD图。图6为本专利技术纳米氧化铜的透射电镜图。图7为本专利技术纳米氧化锌的XRD图。图8为本专利技术纳米氧化锌的透射电镜图。图9为本专利技术纳米氧化铁的XRD图。图10为本专利技术纳米氧化铁的透射电镜图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但不应以此为限制本专利技术的保护范围。实施例1按照本专利技术方法制备纳米氧化铈，本实验分为三步，第一步是制备硝酸盐混合物，组分质量分数为，硝酸铵：硝酸铈：水：十八胺醋酸盐＝60:30:9.85:0.15，将硝酸铵和硝酸铈溶解在水中，另加乳化剂十八胺醋酸盐加热110-120℃均匀溶解后倒入真空罐中，在-0.085MPa的压力下抽真空，获得均匀的膨化多孔性硝酸盐混合物；第二步制备硝酸盐和油相混合物，将硝酸盐混合物与柴油按照质量比为94：6的比例均匀混合；第三步，混合物煅烧，将该混合物放置在马弗炉中煅烧，煅烧温度设为600℃，煅烧时间为1h。将煅烧产物从马弗炉中取出，经洗涤和提纯后即得纳米氧化铈成品。用D8ADVANCE型X射线衍射仪对样品进行检测。样品的XRD衍射图谱如图1所示。在2θ角10～80°出现的(111)、(200)、(220)、(311)、(222)、(400)等衍射晶面皆为立方晶系氧化铈的特征衍射晶面，证明成功合成产品氧化铈。用透射电镜观察样品形貌，其外貌为球形；通过以上测试证明，产品为较纯净的球形纳米氧化铈，产品的纯度在99.9％以上。样品的透射电镜如图2所示。实施例2按照本专利技术方法制备纳米四氧化三钴，本实验分为三步，第一步是制备硝酸盐混合物，组分质量分数为，硝酸铵：硝酸钴：水：十八胺醋酸盐＝60:35:4.8:0.2，将硝酸铵和硝酸钴溶解在水中，另加乳化剂十八胺醋酸盐加热110-120℃均匀溶解后倒入真空罐中，在-0.08MPa的压力下抽真空，获得均匀的膨化多孔性硝酸盐混合物；第二步制备硝酸盐和油相混合物，将硝酸盐混合物与柴油按照质量比94：6的比例均匀混合；第三步，混合物煅烧，将该混合物放置在马弗炉中煅烧，煅烧温度设为700℃，煅烧时间为1.5h。将煅烧产物从马弗炉中取出，经洗涤和提纯后即得纳米四氧化三钴成品。用D8ADVANCE型X射线衍射仪对样品进行检测。样品的XRD衍射图谱如图3所示，在2θ角10～80°出现的(111)、(220)、(311)、(400)、(442)等衍射晶面皆为四氧化三钴的特征衍射晶面，证明生成的产物为四氧化三钴。用透射电镜观察样品形貌，其外貌为球形；通过以上测试证明，产品为较纯净的球形纳米四氧化三钴。样品的衍射图谱和透射电镜如图3，4所示。实施例3按照本专利技术方法制备纳米氧化铜，本实验分为三步，第一步是制备硝酸盐混合物，组分质量分数为，硝酸铵：硝酸铜：水：十八胺＝30.85:60:9:0.15，将硝酸铵和硝酸铜溶解在水中，另加乳化剂十八胺加热110-120℃均匀溶解后倒入真空罐中，在-0.09MPa的压力下抽真空，获得均匀的膨化多孔性硝酸盐混合物；第二步制备硝酸盐和油相混合物，将硝酸盐混合物与油相按照质量比为93：7的比例均匀混合；第三步，混合物煅烧，其中油相为质量比1：1的尼娜斯801与石蜡混合物，将该混合物放置在马弗炉中煅烧，煅烧温度设为1000℃，煅烧时间为1.5h。将煅烧产物从马弗炉中取出，经洗涤和提纯后即得纳米氧化铜成品。用D8ADVA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米金属氧化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先将硝酸铵和金属硝酸盐溶于水中，加入乳化剂，随后经膨化得到多孔性硝酸盐混合物；其次将多孔性硝酸盐混合物与油相混合均匀后在600‑1000℃煅烧1‑3小时得到纳米金属氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种纳米金属氧化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先将硝酸铵和金属硝酸盐溶于水中，加入乳化剂，随后经膨化得到多孔性硝酸盐混合物；其次将多孔性硝酸盐混合物与油相混合均匀后在600-1000℃煅烧1-3小时得到纳米金属氧化物。2.根据权利要求1所述的纳米金属氧化物的制备方法，其特征在于：所述金属硝酸盐为硝酸铈、硝酸锌、硝酸锆和硝酸铝中的任意一种或者几种。3.根据权利要求1所述的纳米金属氧化物的制备方法，其特征在于：所述的乳化剂为十八胺或者十八胺醋酸盐。4.根据权利要求1所述的纳米金属氧化物的制备方法，其特征在于：所述的膨化过程为在硝酸盐水溶液中加入乳化剂，加热溶解后，在-0.08～-...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志祥，刘发利，傅小奇，
申请(专利权)人：徐志祥，
类型：发明
国别省市：江苏;32