使用碱由金属卤化物通过脱卤化氢制备金属氧化物的方法及由其制备的金属氧化物技术

本发明专利技术涉及一种制备金属氧化物的方法，更具体涉及一种包括以下步骤的制备金属氧化物的方法：ａ）将金属卤化物溶解于溶剂中；ｂ）加入水或具有强碱性的金属氢氧化物并进行反应；ｃ）向反应液中添加碱，然后升高其温度，从而形成金属氧化物－碳复合物；ｄ）通过投入大量的水或金属氢氧化物并升高其温度来停止反应；和ｅ）通过分离和清洗得到金属氧化物－碳复合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由金属卤化物在溶液中直接制备金属氧化物的方法，更具体而言涉及一种通过縮合从无机单体中去除酸以制备金属氧化物的方法，其包括使用水或金属氢氧化物由金属卤化物制备无机单体、然后加入不引入水的碱并升高反应体系的温度等步骤，本专利技术还涉及由其制备的金属氧化物。
技术介绍
在相关领域中，微细金属氧化物的制备技术制备金属氢氧化物，然后通过焙烧过程将其转化为金属氧化物；或者通过溶胶-凝胶法制备。因此，在粉末的制备过程中，难以在没有表面活性剂等的帮助下制备具有纳米尺度的颗粒并且难以防止粉末在焙烧过程等中的重新聚集。 本专利技术人研究出一种制备具有纳米尺寸的金属氧化物并且使所述金属氧化物随后不重新聚集的方法。在研究过程中，本专利技术人认识到可以利用自组装现象使用无机单体脱卤化氢由縮合来合成金属氧化物，并且还可以使金属氧化物以低成本大量生产，该无机单体是使用氢氧根部分地取代金属卤化物的卤素而形成的中间体，由此完成了本专利技术。
技术实现思路
技术问题 为了解决该问题，本专利技术的一个目标是提供一种能经济且大量地制备金属氧化物微粒的新方法。 本专利技术的另一个目标是提供一种能够容易地制备具有改善的分散性的金属氧化物颗粒而无需采用制备现有金属氧化物所用的高温加热方案或催化剂方案中所涉及的不必要的过程的新方法。 技术方案 本专利技术包括制备作为金属卤化物的卤素被氢氧根部分地取代的无机单体的过程和合成金属氧化物的过程，所述制备无机单体的过程通过将金属卤化物溶解于溶剂中并加入比该金属卤化物中卤素的化学计量当量更少量的水或具有强碱性的金属氢氧化物而制备无机单体；所述合成金属氧化物的过程利用自组装现象通过将不引入水的碱(即氨、胺或金属醇盐)加入在含有所述无机单体的反应体系中并升高该反应体系的温度，从而通过用所述碱脱卣化氢对所述无机单体进行縮合来合成金属氧化物。 根据本专利技术提供了一种制备金属氧化物的方法，该方法包括下述步骤 a)将金属卤化物溶解于溶剂中； b)加入水或具有强碱性的金属氢氧化物并进行反应；禾口 c)向反应液中加入碱，然后升高其温度，以形成金属氧化物； 在步骤c)之后，该方法可进一步包括 d)通过投入大量的水或金属氢氧化物并升高其温度来停止反应；禾口 e)通过分离和清洗而获得金属氧化物。 下文将描述本专利技术的每个制备步骤。 在该制备方法的步骤a)中，所述金属卤化物的金属是选自锶、钡、铝、硅、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、钼、金、汞、镓、铟、铊、锗、锡、铅、砷、锑、铋、釙、铈、镨、钕、钷、钐、铕、礼、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥等中的至少一种金属。例如，金属卤化物的实例可以包括无水氯化铝、无水氯化铁、无水氯化钪(III) (ScCl》、无水氯化锆(IV) (ZrCl》、无水氯化锌、无水氯化钯(II) (PdCg、无水溴化钨(V) (WBr》、无水溴化钛(IV) (TiBig、无水碘化铊(I) (T1I)等。 可以同时投入数种金属卤化物并进行反应，还可以通过控制投入顺序以及在投入随后的材料前的时间来制备数种类型的产物。 作为反应所用的溶剂，任何溶剂只要良好溶解金属卤化物就不受严格限制。优选的是，用作溶剂的是碳数为约1至12的醇，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇等，以及乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和聚乙二醇。 在该制备方法的步骤a)中，溶解温度不受严格限制，但通常为0t:至5(rC。 步骤b)是向步骤a)中制得的金属卤化物溶液中加入水或具有强碱性的金属氢氧化物并进行反应从而通过用氢氧根部分地取代金属卤化物中的卤素而形成作为中间体的无机单体的步骤。所述金属氢氧化物可以包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙等，但不限于此。 为了用氢氧根部分地取代金属卤化物中的卤素，当加入水和金属氢氧化物时，投入的氢氧根(OH)的量应小于金属卤化物中卤素的当量。氢氧根的量优选为卤素当量的O. 3至0.7，更优选为卤素当量的0.4至0.6。应将氢氧根(OH)的量控制在所述范围内以便于通过以碱脱卣化氢容易地进行縮合，从而使金属氧化物颗粒能够很好地形成，但如果氢氧根的量在所述范围之外，金属氧化物颗粒不能够很好地形成。 例如，为了使氢氧根的量为金属卤化物的卤素的0.5当量，在制备无机单体时，对于二价金属卤化物使用l摩尔的水，对于三价金属卤化物使用3/2摩尔的水，对于四价金属卤化物使用2摩尔的水。当具有强碱性的金属氢氧化物的每个分子中氢氧根的数量为1时，使用与水等当量的氢氧化物来制备无机单体，当氢氧根的数量为2时，使用水的1/2当量的氢氧化物来制备无机单体。 在于反应过程中将卤素转化为醇盐形式的情况中，计算无机单体的当量时，应将醇盐形式的卤素包括在卤素的数量中。换句话说，制备本专利技术的无机单体，从而使包括醇盐数量和单体中的卤素数量的总数A与醇盐的数量B的比例(A : B)为7 3 : 3 7，更优选4 6 ! 6 4。 制备无机单体时，随着氢氧根相对比例的增加，金属氧化物的表面增大并且金属氧化物颗粒的尺寸较小，以致金属氧化物的分子量降低。 当投入水或金属氢氧化物时，优选投入用各种溶剂稀释过的水或金属氢氧化物，以便在整个反应体系中均匀地反应，并且优选使用机械化学法以便很好地完全分散。换句话说，可优选使用能进行短时间内分散的强搅拌和分散技术，如利用超声波的分散等。 步骤c)是通过向其中形成无机单体的反应液中添加碱并升高其温度来脱卤化氢使无机单体縮合从而形成金属氧化物的步骤。 作为所述碱，没有严格的限制，可以使用具有强碱性的任何化合物。优选的是，可以使用碱金属醇盐、氨、伯胺、仲胺、叔胺、季铵、在一个分子中包含数个胺基的胺化合物以及处于被其它元素取代的杂合态的胺类化合物(amine compounds in a hetero stat fromother elements)或其混合物。碱的实例可以包括苯胺、三甲胺、吡啶、2， 6_ 二甲基吡啶、咪唑、肼、氮丙啶、2，2，2，-三氟乙胺、吗啉、^烷基吗啉、DABC0、4-二甲氨基吡啶、乙胺、三乙胺、二乙胺、哌啶、妣咯烷、DBU、胍、五甲基胍、苯基酰胺、吲哚、妣咯、二苯胺、对硝基胺等。 而且，本专利技术中步骤c)的反应温度不受严格限制，但优选为l(TC至20(TC的范围内，更优选3(TC至15(TC，最优选8(TC至120°C。若温度太低，则脱卤化氢的进行速度过慢，若温度太高，则难以控制产物的形成。 在本专利技术中反应时间优选为1小时至48小时，更优选为2小时至24小时。若反应时间太短，则反应产率降低；若反应时间太长，则在经济方面不够良好。因此，考虑到反应产率和经济效率，可优选将反应时间控制在所述范围内。 在进行该反应时，可通过控制碱的碱性或反应温度来控制反应速率。而且，在封闭体系中，当由于使用了低沸点的溶剂通过升高温度时增大压力来进行无机单体的縮合时，能够制备出致密的金属氧化物结构。 通过投入水或投入具有强碱性的金属氢氧化物来终止反应。然后，通过一般的分离和清洗过程获得金属氧化物。 而且，当进行无机单体的縮合时，同时通过由本专利技术人提交的第2008-0022672号专利的对含有碳、氢和卤素的化合物中氢与卤素的比例为1 : l的化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备金属氧化物的方法，所述方法包括以下步骤：　　ａ）将金属卤化物溶解于溶剂中；　　ｂ）加入水或具有强碱性的金属氢氧化物并进行反应；和　　ｃ）向反应液中加入碱，然后升高其温度，从而形成所述金属氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟勋，
申请(专利权)人：金钟勋，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]