一种多形貌氧化铈纳米颗粒的合成方法技术

本发明专利技术提供了一种多形貌氧化铈纳米颗粒的合成方法，涉及纳米材料制备技术领域。本发明专利技术合成方法包括：使用Ce(NO3)3·

【技术实现步骤摘要】
一种多形貌氧化铈纳米颗粒的合成方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料制备
，尤其是涉及一种多形貌氧化铈纳米颗粒的合成方法。

技术介绍

[0002]氧化铈纳米颗粒由于其特殊的催化活性被广泛应用于工业、农业等多个领域，近年来，其在生物医药领域的研究尤为突出，如：辐射防护、抗脑中风、抗感染以及促进组织修复等，因此，其合成方法也备受关注。
[0003]目前，氧化铈纳米颗粒的合成主要采用微乳液法和湿化学法，这两种方法虽然可以大规模合成氧化铈纳米颗粒，但其得到的颗粒形貌不规则，且粒度分布范围广。除上述两种合成方法外，高温热分解法也常用于氧化铈纳米颗粒合成，与微乳液法和湿化学法相比，高温热分解法不仅使氧化铈纳米颗粒形貌和尺寸的品质得到大幅提升，而且还极大的提升了其结晶度和单分散性。
[0004]高温热分解法之所以能合成一定形貌的氧化铈纳米颗粒，其主要原因是前驱体的热分解成核以及后续配体对晶体生长的调控。如：以Ce(acac)3为前驱体，1,2
‑
十六烷二醇和油胺为配体；或以Ce(NO3)3·
6H2O为前驱体，油胺/十八胺为配体合成类球形的氧化铈纳米颗粒；以Ce(CH3COO)3为前驱体，焦磷酸钠/油酸钠、油酸和油胺为配体合成氧化铈纳米片。不难看出，上述高温热分解法实现形貌控制的关键在于前驱体和配体的组合，通过不同的组合和配比虽然已经成功实现了单一形貌氧化铈纳米颗粒的可控合成，但离实现多形貌的氧化铈纳米颗粒的可控合成的目标仍有不小的距离。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种多形貌氧化铈纳米颗粒的合成方法，解决了现有技术中无法基于同一前驱体合成多形貌氧化铈纳米颗粒的技术问题，本专利技术合成出包括介孔球形、纳米线、纳米簇、多面体、组装立方体和蝴蝶形等不同形貌的氧化铈纳米颗粒。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]在一个方面，本专利技术提供了一种多形貌氧化铈纳米颗粒的合成方法，包括：使用Ce(NO3)3·
6H2O作为前驱体与配体通过高温热分解法合成不同形貌的氧化铈纳米颗粒；所述配体至少包括三正辛基氧膦；任选地，所述配体还包括脂肪酸和/或脂肪胺。
[0009]基于高温热分解法合成无机纳米颗粒的众多方法中，油胺和油酸是常用的形貌调控分子，其在氧化铈纳米颗粒的形貌可控合成中也同样适用。两者在合成过程中的作用包括：1.形成配合物以增加其在溶剂中的溶解性；2.调控晶核朝着特定的形貌方向生长。以油胺(Oleylamine,OAm)作为配体制备氧化铈纳米颗粒最大的问题在于硝酸铈和油胺反应物并不能在1
‑
十八烯(ODE)中形成完全均相体系，这有可能也是类球形氧化铈纳米颗粒间尺寸和形貌略有差异的原因；以油酸(Oleic acid,OAc)作为配体制备氧化铈纳米颗粒最大的
问题在于硝酸铈和油酸反应物热稳定性好，即使在320℃条件下反应，分解效率也非常低。
[0010]本专利技术首次提出以三正辛基氧膦(Trioctylphosphineoxide,TOPO)作为氧化铈纳米颗粒合成过程中的配体，发现TOPO与稀土金属离子的结合能力较强并且其配合物具有很好的亲脂性，基于此，作为热分解的铈源与此类溶剂能形成均相体系从而达到同步热分解的效果。此外，实验结果证实Ce
3+
也可以与TOPO形成Ce
‑
TOPO复合物。同时，在非极性有机溶剂中，TOPO的溶解性很好。本专利技术选择TOPO以及脂肪酸和/或脂肪胺构成的不同配体组合进行形貌调控，可以实现基于同一前驱体(Ce(NO3)3·
6H2O)合成多形貌氧化铈纳米颗粒。
[0011]在一个实施方案中，本专利技术公开了一种调控氧化铈纳米颗粒形貌的方法，包括如下步骤：通过调控配体种类、配体用量实现基于同一前驱体合成多形貌氧化铈纳米颗粒。所述配体包括三正辛基氧膦；三正辛基氧膦和脂肪酸；三正辛基氧膦和脂肪胺；或者三正辛基氧膦、脂肪酸和脂肪胺。当所述配体为三正辛基氧膦时，通过调控用量实现介孔球形氧化铈纳米颗粒的合成；当所述配体为三正辛基氧膦和脂肪酸时，通过配体调控用量实现氧化铈纳米线、纳米簇的合成；当所述配体为三正辛基氧膦和脂肪胺时，通过配体调控用量实现多面体氧化铈纳米颗粒的合成；当所述配体为三正辛基氧膦、脂肪酸和脂肪胺时，通过配体调控用量实现组装立方体氧化铈纳米颗粒、蝴蝶形氧化铈纳米颗粒的合成。
[0012]在一个实施方案中，所述脂肪酸包括硬脂酸、软脂酸、豆蔻酸、月桂酸和癸酸中的任意一种；优选地，所述脂肪酸为油酸。
[0013]在一个实施方案中，所述脂肪胺包括十八胺、十六胺、十四胺和十二胺中的任意一种；优选地，所述脂肪胺为油胺。
[0014]油胺和油酸两者在合成过程中的作用包括：与TOPO竞争性的吸附在晶核表面并调控晶核朝着特定的形貌方向生长。
[0015]在一个实施方案中，所述高温热分解法中使用的溶剂为有机溶剂；优选地，所述有机溶剂包括1
‑
十八烯和二苄醚中的任意一种。适用于本申请的有机溶剂具有高沸点、低极性等特点。
[0016]在一个实施方案中，所述高温热分解法中使用助溶剂，所述助溶剂包括无水乙醇、无水甲醇、四氢呋喃和丙酮中的任意一种。
[0017]在一个实施方案中，所述前驱体与所述三正辛基氧膦的摩尔比为1：(0.3～2)。
[0018]在一个具体实施方案中，在介孔球形氧化铈纳米颗粒合成时(使用的配体为TOPO)，当前驱体Ce(NO3)3·
6H2O的用量为1.0mmol，TOPO用量介于0.3～2.0mmol，乙醇用量介于1.0～3.0ml时，在温度介于140～260℃下反应均可得到这种介孔球形氧化铈纳米颗粒。当TOPO用量小于0.3mmol或大于2.0mmol时，均无法得到该形貌的氧化铈纳米颗粒。因此，以0.5～2.0mmol Ce(NO3)3·
6H2O为前驱体，0.3～2.0eq TOPO为单一配体，1～3ml助溶剂，在5ml高沸点的溶剂中合成介孔球形氧化铈纳米颗粒。
[0019]在一个实施方案中，当所述配体还包括脂肪酸时，所述前驱体、所述三正辛基氧膦、所述脂肪酸的摩尔比为1：(1.2～2)：(0.5～2)。
[0020]在一个具体实施方案中，在氧化铈纳米线合成时(使用的配体为TOPO和脂肪酸)，为维持单因素变化，TOPO用量定为2.0mmol，当油酸用量介于0.5～1.0mmol，无水乙醇用量介于1.0～3.0ml时，在温度介于140～180℃下反应均可得到这种氧化铈纳米线。而当油酸用量小于0.5mmol或大于1.0mmol时，均无法得到该形貌的氧化铈纳米颗粒；在氧化铈纳米
簇合成时，同样保持TOPO的用量为2.0mmol，当油酸用量介于1.5～2.0mmol，无水乙醇用量介于1.0～3.0ml时，在温度高于180℃下反应均可得到这种氧化铈纳米簇；而当油酸用量小于1.5mmol，其有转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多形貌氧化铈纳米颗粒的合成方法，其特征在于，包括：使用Ce(NO3)3·
6H2O作为前驱体与配体通过高温热分解法合成不同形貌的氧化铈纳米颗粒；所述配体至少包括三正辛基氧膦；任选地，所述配体还包括脂肪酸和/或脂肪胺。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述脂肪酸包括硬脂酸、软脂酸、豆蔻酸、月桂酸和癸酸中的任意一种；优选地，所述脂肪酸为油酸。3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述脂肪胺包括十八胺、十六胺、十四胺和十二胺中的任意一种；优选地，所述脂肪胺为油胺。4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述高温热分解法中使用的溶剂为有机溶剂；所述有机溶剂包括1
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十八烯和二苄醚中的任意一种；优选地，所述有机溶剂为1
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十八烯。5.根据权利要求1～4中任一项所述的合成方法，其特征在于，所述高温热分解法中使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺建，杨小超，邹玲，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学，
类型：发明
国别省市：