单分散金属氧化物纳米颗粒的制备方法技术

一种纳米技术领域的单分散金属氧化物纳米颗粒的制备方法，通过将有机酸、氨基酸表面活性剂或胺类表面活性剂中的任意一种溶于醇中，然后加入金属醇盐或者其乙醇溶液，经升温搅拌处理后得到单分散金属氧化物纳米颗粒，其表面光滑且粒径在４０～９００ｎｍ可控，经溶剂热处理能产生介孔，孔径分布９．０～１２．０ｎｍ，比表面积为９０～１２０ｍ２／ｇ，孔容为０．３～０．３５ｃｍ３／ｇ，所铺成的膜具有疏水性，接触角达１４０～１５３°，遇到酸性或碱性气体能迅速改变其疏水性。本制备方法简单，方便，适用性广，能适用多种过渡金属氧化物单分散的纳米颗粒的合成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种纳米材料
的制备方法，具体是一种单分散金属氧化 物纳米颗粒的制备方法。
技术介绍
单分散的金属氧化物纳米颗粒在微观研究，如光子晶体、纳米器件、药物负载、气 体传感和催化等领域有非常大的应用潜力。但是，由于不同的化合物物理和化学性质差异 很大，目前尚无一种简单的体系能同时制备多种单分散的金属氧化物纳米颗粒。如，工业 上TiO2纳米粒子的合成一般是通过硫酸溶解钛矿石，然后酸性条件下加热水解钛盐，最后 对其含水氧化物进行脱水，得到TiO2颗粒。但这种方法得到的固体颗粒无规则形貌，尺寸 分布较宽。为了得到粒径较为均勻的TiO2颗粒，一些研究者采用了控制钛源水解和缩聚速 率的方法，比如MatijeviC及其合作者在《胶体界面科学》采用了一种包含钛源的气溶胶与 水蒸汽反应的方法控制TiO2的粒径，使其标准偏差控制在15-25% (J. Colloid Interface Sci. 1977,61,302)；他们后来在TiCl4挥发的条件下引入硫离子，得到粒径在1 4 μ m的能 在水相稳定存在的TiO2颗粒(J. ColloidInterface Sci. 1979,68,308) ；Barringer,Bowen, Ring等人通过反应体系中引入羟丙基纤维素控制粒径(J.Am. Ceram. Soc. 1982，65，C199 ； Langmuir 1986,2,251 ；Colloids Surf. 1988，29，273)，但他们得到颗粒标准偏差仍然大于 10%，并不是严格的单分散，不能满足长程组装的需要；Y. Xia等人在乙二醇体系中加入钛 源，先发生反应，生成含钛的前驱体，再将其加入含丙酮的水溶液中，这种方法虽然也能得 到粒径较为均勻的TiO2颗粒，但条件相当苛刻(严格无水)，而且未见其推广到其它纳米粒 子的合成(Advanced Materials，2003，15，1205)。最近发现，D. Chen及其合作者也能得到单分散的TiO2纳米颗粒(J. Am. Chem. Soc. Inpress, DOI 10. 1021/jal00040p)。该现有技术引入了 KCl溶液控制粒径的单分散性， 但是粒径不能控制在320nm以下。而我们的工作采用更简单(仅仅采用钛源，有机酸或者 胺，乙醇为溶剂，和水，无需其它任何添加物)，更通用的方法去制备单分散的TiO2 (粒径可 以控制在40 900nm)，该方法同样适用于其它单分散的过渡金属氧化物纳米颗粒的制备 (ZrO2, HfO2, Nb2O5，Ta2O5等)，这些纳米颗粒本身具有很强的疏水性，该疏水性还可以在NH3 或乙酸气体的刺激下发生切换。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种单分散金属氧化物纳米颗粒的制 备方法，以金属醇盐为氧化物源，通过与有机酸，氨基酸或长链胺的作用，形成金属_配体 复合物，同时在长链的疏水作用下缓慢水解，制备的单分散金属氧化物表面光滑，可方便应 用于微观研究，如光子晶体、纳米器件、光子晶体、太阳能电池、药物负载、气体传感和催化 等领域。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术通过将有机酸、氨基酸表面活性剂或胺类表面活性剂三者中的任意一种溶于醇中，然后加入金属醇盐或者其乙醇溶液，经升温 搅拌处理后得到单分散金属氧化物纳米颗粒。所述的有机酸、氨基酸表面活性剂或胺类表面活性剂的用量为0. 1 1. 8摩尔 份；所述的醇的用量为500 1000摩尔份；所述的金属醇盐或者其乙醇溶液的用量为1摩尔份；所述的升温搅拌处理是指在0-60°C搅拌0. 5-120小时后加入金属醇盐或者其乙 醇溶液的50 600倍摩尔的去离子水并继续搅拌0. 5-120小时。所述的的有机酸，氨基酸表面活性剂，其结构式如下<formula>formula see original document page 5</formula>其中R1为 CnH2n+1，η = 4-22 ；R2 为 CH3，C (CH3) 2，C (CH3) CH2CH3，CHC6H5，CH2CH2SCH3 或 (CH2)6C6H5 ;R3 为 H 或 CH3 ；A 为 COO, CH2COO, CH2CH2COO, OSO3, OSO2 或 OPO3 ；其中有正丁酸、正 戊酸、正己酸、正庚酸、正辛酸、正癸酸、十二烷基羧酸、十四烷基羧酸、十六烷基羧酸、十八 烷基羧酸、二十烷基羧酸、二十二烷基羧酸。N-正辛烷基酰替-L-丙氨酸、N-正癸烷烷基 酰替-L-丙氨酸、N-十二烷基酰替-L-丙氨酸、N-十四烷基酰替-L-丙氨酸、N-十六烷基 酰替-L-丙氨酸、N-十八烷基酰替-L-丙氨酸、N- 二十烷基酰替-L-丙氨酸、N- 二十二烷 基酰替-L-丙氨酸。N-正辛烷基酰替-D-丙氨酸、N-正癸烷烷基酰替-D-丙氨酸、N-十二 烷基酰替-D-丙氨酸、N-十四烷基酰替-D-丙氨酸、N-十六烷基酰替-D-丙氨酸、N-十八 烷基酰替-D-丙氨酸、N- 二十烷基酰替-D-丙氨酸、N- 二十二烷基酰替-D-丙氨酸。N-正 辛烷基酰替-L-丙氨基硫酸、N-正癸烷烷基酰替-L-丙氨基硫酸、N-十二烷基酰替-L-丙 氨基硫酸、N-十四烷基酰替-L-丙氨基硫酸、N-十六烷基酰替-L-丙氨基硫酸、N-十八烷 基酰替-L-丙氨基硫酸、N- 二十烷基酰替-L-丙氨基硫酸、N- 二十二烷基酰替-L-丙氨基 硫酸。N-正辛烷基酰替-D-丙氨基硫酸、N-正癸烷烷基酰替-D-丙氨基硫酸、N-十二烷 基酰替-D-丙氨基硫酸、N-十四烷基酰替-D-丙氨基硫酸、N-十六烷基酰替-D-丙氨基硫 酸、N-十八烷基酰替-D-丙氨基硫酸、N- 二十烷基酰替-D-丙氨基硫酸、N- 二十二烷基酰 替-D-丙氨基硫酸。N-正辛烷基酰替-L-缬氨酸、N-正癸烷烷基酰替-L-缬氨酸、N-十二 烷基酰替-L-缬氨酸、N-十四烷基酰替-L-缬氨酸、N-十六烷基酰替-L-缬氨酸、N-十八 烷基酰替-L-缬氨酸、N- 二十烷基酰替-L-缬氨酸、N- 二十二烷基酰替-L-缬氨酸。N-正 辛烷基酰替-D-缬氨酸、N-正癸烷烷基酰替-D-缬氨酸、N-十二烷基酰替-D-缬氨酸、 N-十四烷基酰替-D-缬氨酸、N-十六烷基酰替-D-缬氨酸、N-十八烷基酰替-D-缬氨酸、 N- 二十烷基酰替-D-缬氨酸、N- 二十二烷基酰替-D-缬氨酸。N-正辛烷基酰替-L-异亮 氨酸、N-正癸烷烷基酰替-L-异亮氨酸、N-十二烷基酰替-L-异亮氨酸、N-十四烷基酰 替-L-异亮氨酸、N-十六烷基酰替-L-异亮氨酸、N-十八烷基酰替-L-异亮氨酸、N- 二十 烷基酰替-L-异亮氨酸、N- 二十二烷基酰替-L-异亮氨酸、N-正辛烷基酰替-L-苯丙氨酸、 N-正癸烷烷基酰替-L-苯丙氨酸、N-十二烷基酰替-L-苯丙氨酸、N-十四烷基酰替-L-苯 丙氨酸、N-十六烷基酰替-L-苯丙氨酸、N-十八烷基酰替-L-苯丙氨酸、N- 二十烷基酰替-L-苯丙氨酸、N- 二十二烷基酰替-L-苯丙氨酸。N-正辛烷基酰替-D-苯丙氨酸、N-正 癸烷烷基酰替-D-苯丙氨酸、N-十二烷基酰替-D-苯丙氨酸、N-十四烷基酰替-D-苯丙氨 酸、N-十六烷基酰替本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单分散金属氧化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于，通过将有机酸、氨基酸表面活性剂或胺类表面活性剂三者中的任意一种溶于醇中，然后加入金属醇盐或者乙醇溶液，经升温搅拌处理后得到单分散金属氧化物纳米颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：车顺爱，刘少华，韩光，韩璐，舒谋海，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]