本发明专利技术涉及纳米材料的制备技术领域，特别是一种超细纳米金属氧化物材料的制备技术。本发明专利技术的目的是针对现有超细纳米氧化物材料的制备工艺条件复杂、纳米尺寸可控制性差、制备成本高等不足之处，提供了一种工艺简单、对纳米材料尺寸大小易控制的超细纳米金属氧化物材料的制备技术。本发明专利技术采用的技术方案是：用一定比例组成的金属化合物和有机络合物制备氧化物前驱体，在氮气等惰性气体保护下在高温焙烧，使有机络合物首先炭化分解，然后较低温度下置于空气中除去碳，得到高比表面积的超细纳米材料。其中通过调节焙烧温度，可以有效地控制纳米材料的颗粒大小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料的制备
，特别是一种超细纳米金属氧化物材料的制备技术。
技术介绍
纳米材料由于量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观隧道效应等特性，使其在众多领域有着广泛应用，为此人们进行了大量纳米材料，特别是超细纳米金属氧化物材料的制备技术的研究与开发，目前由中国专利文献公开的超细纳米金属氧化物材料的制备技术数量众多，例如专利号为200310117453.4的制备超细金属氧化物纳米材料的高温高压超临界流体法。该制备超细金属氧化物纳米材料的高温高压超临界流体法，需要特殊的设备，实验条件比较苛刻。专利号为03154261.1和专利号为02115326.4的制备超细金属氧化物纳米材料的无机盐沉淀法。该制备超细金属氧化物纳米材料的无机盐沉淀法，对纳米尺寸的可控制性差，其纳米材料的晶粒50～100nm，比表面积＜10m2·g-1。专利号为03150836.7的制备超细金属氧化物纳米材料的有机络合物法。该制备超细金属氧化物纳米材料的有机络合物法，通常是在空气中直接在高温下把有机络合物燃烧掉，这样制得的纳米材料颗粒相对较大，比表面积相对较小，其纳米材料的晶粒30-90nm，比表面积＜20m2·g-1。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有超细纳米氧化物材料的制备工艺条件复杂、纳米尺寸可控制性差、制备成本高等不足之处，提供了一种工艺简单、对纳米材料尺寸大小易控制的超细纳米金属氧化物材料的制备技术。本专利技术采用的技术方案是通过如下方式完成的在一定摩尔比金属化合物混合溶液中，加入一定量的有机络合物，在搅拌的条件下加热蒸发至粘稠状溶胶，低温烘干，得到松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)，之后使氧化物前躯体在氮气等保护气体中高温焙烧一定时间，得到黑色含碳的氧化物，最后将氧化物中的碳在空气中较低温度焙烧去除，得到高比表面积的超细纳米材料。其中通过调节焙烧温度，可以有效地控制纳米材料的颗粒大小。本专利技术的超细纳米氧化物材料制备技术具体步骤如下 (1)制备氧化物前躯体。在一种组分金属化合物溶液或一种以上组分不同比例的金属化合物混合溶液中，加入一定量的有机络合物，有机络合物的总的物质的量是所有金属总的物质的量的0.5～4倍。加入少量的水后搅拌加热，蒸发至粘稠状溶胶；之后控制温度为80～120℃左右烘干5～15小时，得到松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)。(2)制备氧化物中间体。在氮气等惰性保护气体保护下，使氧化物前躯体经高温焙烧，得到黑色含碳氧化物中间体，焙烧温度控制范围为500～1200℃，焙烧时间控制范围为1～5小时。(3)制备超细纳米氧化物。把含碳氧化物中间体在空气中较低温度焙烧一定时间除去碳，焙烧温度控制范围为300～700℃，焙烧时间控制范围为1～5小时，即得到高比表面积的超细纳米材料。(4)根据所制备金属氧化物中各个金属元素的不同含量，相应调解焙烧温度和焙烧时间，可以控制纳米材料的颗粒大小。本专利技术的超细纳米氧化物材料制备技术与现有的制备超细纳米材料相比，具有操作方法简易、快捷和价格低廉等优点，尤其是可以有效的控制不同金属氧化物纳米尺寸和提高比表面积；用本专利技术的超细纳米氧化物材料制备技术能够得到的晶粒小于5nm，比表面积大于100m2·g-1的超细金属氧化物纳米材料。附图说明图1为实施例1和对比例1的铈锆氧化物的XRD图谱。图2为实施例1样品的铈锆氧化物的TEM图谱。图3为对比例1样品的铈锆氧化物的TEM图谱。图4为实施例1样品的铈锆氧化物的BET图谱。图5为对比例1样品的铈锆氧化物的BET图谱。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术的超细纳米氧化物材料制备技术作进一步说明，但本专利技术并不限于这些实施例。实施例1按照实施例3-1制备松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)。之后在常压下用氮气保护保护，流速为(30～50ml/min)，使氧化物前躯体在800℃下焙烧3小时，得到黑色含碳氧化物中间体。最后把黑色含碳氧化物中间体在空气中400℃焙烧3小时，得到超细锆铈氧化物，通过XRD、TEM和BET表征，所制得的铈锆氧化物是具有高比表面积的超细纳米材料，见附表1和附图1、附图2、附图4。对比例1作为对比实施例。在相同条件下，取一部分实施例3-1中的松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)，直接置于马沸炉中空气气氛常压800℃下焙烧3小时，得到锆铈复合氧化物，通过XRD、TEM和BET表征，其晶粒和比表面积明显大于实施例5-1中制备的氧化物，见附表1和附图1、附图3、附图5。实施例2称取32.37g Ce(NO3)3·6H2O、8.00g Zr(NO3)4·5H2O和16.16g苹果酸，混合后加入适量的去离子水溶解，得前驱物溶液。然后在搅拌的条件下用控制电流的电炉加热，小心蒸发至粘稠状溶胶，于100℃左右经10～14小时烘干，得到松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)。之后在常压下用氮气保护保护，流速为(30～50ml/min)，使氧化物前躯体在600℃下焙烧3小时，得到黑色含碳氧化物中间体。最后把黑色含碳氧化物中间体在空气中400℃焙烧3小时，得到超细铈锆氧化物，通过XRD、TEM和BET表征，所制得的铈锆氧化物是具有高比表面积的超细纳米材料，见附表1和附图1～3。对比例2作为对比实施例。在相同条件下，取一部分实施例2-1中的松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)，直接置于马沸炉中空气气氛常压600℃下焙烧3小时，得到铈锆复合氧化物，通过XRD、TEM和BET表征，其晶粒和比表面积明显大于实施例2-1中制备的氧化物，见附表1。实施例3称取7.30g Ce(NO3)2·6H2O、28.87g Zr(NO3)2·6H2O和17.66g柠檬酸，混合后加入适量的去离子水溶解，得前驱物溶液。然后在搅拌的条件下用水浴加热，小心蒸发至粘稠状溶胶，于100℃左右经10～14小时烘干，得到松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)。之后在常压下用氮气保护保护，流速为(30～50ml/min)，使氧化物前躯体在600℃下焙烧3小时，得到黑色含碳氧化物中间体。最后把黑色含碳氧化物中间体在空气中400℃焙烧3小时，得到超细锆铈氧化物，通过XRD、TEM和BET表征，所制得的锆铈氧化物是具有高比表面积的超细纳米材料，见附表1。对比例3作为对比实施例。在相同条件下，取一部分实施例3-1中的松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)，直接置于马沸炉中空气气氛常压600℃下焙烧3小时，得到锆铈复合氧化物，通过XRD、TEM和BET表征，其晶粒和比表面积明显大于实施例3-1中制备的氧化物，见附表1。实施例4按照实施例2-1制备松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)。之后在常压下用氮气保护，流速为(30～50ml/min)，使氧化物前躯体在800℃下焙烧3小时，得到黑色含碳氧化物中间体。最后把黑色含碳氧化物中间体在空气中400℃焙烧3小时，得到超细铈锆氧化物，通过XRD、TEM和BET表征，所制得的铈锆氧化物是具有高比表面积的超细纳米材料，见附表1。对比例4作为对比实施例。在相同条件下，取一部分实施例2-1中的松散粉末状的凝胶(即氧化物前躯体)，直接置于马沸炉中空气气氛常压800℃下焙烧3小时，得到铈锆复合氧化物，通过XRD、TEM和BET表征，其晶粒和比表面积明显大于实施例4-1中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超细纳米金属氧化物材料的制备技术，其特征在于以金属化合物和有机络合物为原料制备氧化物前躯体，将所制备的氧化物前躯体置于高温炉中焙烧，在焙烧过程中采用惰性气体保护，经焙烧得到的氧化物中间体置入高温炉中焙烧，得到超细纳米金属氧化物材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗孟飞，谢冠群，谢云龙，方萍，应跃芳，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]
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