大规模生产单分散纳米颗粒的新方法技术

一种制备金属、金属合金、金属氧化物和多金属氧化物单分散纳米颗粒的方法，该方法包括如下步骤：ａ）溶于水溶液中的金属盐和溶于选自Ｃ↓［５－１０］脂肪烃和Ｃ↓［６－１０］芳香烃等第一溶剂的碱金属Ｃ↓［４－２５］羧酸盐发生反应，形成金属羧酸盐络合物，以及ｂ）加热溶于第二溶剂的所述金属羧酸盐络合物，得到纳米颗粒，其中第二溶剂选自Ｃ↓［６－２５］芳香族化合物，Ｃ↓［６－２５］醚，Ｃ↓［６－２５］脂肪烃和Ｃ↓［６－２５］胺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。更具体的，本专利技术涉及一种制备金属、金属合金、金属氧化物和多金属氧化物纳米颗粒的方法，该方法包括如下步骤溶于水溶液中的金属盐和溶于选自C5-10脂肪烃和C6-10芳香烃的第一溶剂的碱金属C4-25羧酸盐反应，形成金属羧酸盐络合物，以及b)加热溶于第二溶剂的所述金属羧酸盐络合物，得到纳米颗粒，其中第二溶剂选自C6-25芳香族化合物，C6-25醚，C6-25脂肪烃和C6-25胺。
技术介绍
Murray等人在美国专利6,262,129 B1中公开了一种通过高温金属前体(metal precursors)反应合成过渡金属纳米颗粒的方法，在该方法中，控制所需性能获得均一尺寸的尺寸选择方法的成本很高，也很难用于单分散纳米颗粒的大规模生产，因此，该方法不适合基本材料的大规模生产。单分散金纳米颗粒已经通过初始多分散纳米颗粒的消化熟成进行合成(Stoeva，S.et al.，″Gram-Seale Synthesis ofMonodisperse Gold Colloidsby the Solvated Metal AtomDispersion Method and Digestive Ripening and TheirOrganization into Two-and Three-Dimensional Structures″，J.Am.Chem.Soc.2002，124，2305)。不过，老化时间长和尺寸均一的难于控制是单分散金纳米颗粒大量合成的不利因素。Hyeon，T.等人公开了一种没有尺寸选择工艺、单分散磁铁氧化物纳米颗粒的合成方法，该单分散磁铁氧化物纳米颗粒由铁油酸盐的热分解得到，其中铁油酸盐由五羰基铁和油酸的反应得到(Hyeon，T.et al.，″Synthesis of Highly-Crystalline and MonodisperseMaghemite Nanocrystallites without a Size-Selection Process.″J.Am.Chem.Soc.2001，123，12798)。不过，作为前体的五羰基铁是剧毒的，该方法不适合单分散纳米颗粒的大规模生产。Puntes，V.等人报道了通过八羰基二钴(Co2(CO)8)在表面活性剂存在时的热分解合成单分散钴纳米颗粒的方法(Puntes，V.F.etal.，″Colloidal Nanocrystal Shape and Size ControlThe Caseof Cobalt″，Science 2001，291，2115)。不过，使用昂贵和高毒性的八羰基二钴对于合成大量的单分散颗粒是不利的因素。Sun，S.等人报道了通过金属乙酸盐在油酸和油胺存在时的热分解合成金属铁盐(MFe2O4，M＝Fe，Co或Mn)的单分散纳米颗粒的方法(Sun，S.et al.，″Monodisperse MFe2O4(M＝Fe，Co，Mn)Nanoparticles″，J.Am.Chem.Soc.2004，126，273；Sun，S.etal.，″Size-Controlled Synthesis of Magnetite Nanoparticles″，J.Am.Chem.Soc.2002，124，8204)。使用昂贵的金属乙酸盐阻止了合成大量的单分散颗粒。Jana，N.等人公开了一种通过高温分解金属脂肪酸盐合成金属氧化物纳米颗粒的简单方法([Jana，N.et al.，″Size-andShape-Controlled Magnetic(Cr，Mn，Fe，Co，Ni)OxideNanoparticles via a Simple and General Approach″，Chem.Mater.2004，16，3931)。尽管该合成工艺相对于上述引用的现有技术具有一些优点，如相对安全和使用廉价的金属脂肪酸盐。但是这个方法的弱点是为了获得金属脂肪酸盐，需要将金属盐、脂肪酸和NaOH的混合物放在一个反应器中进行反应，然后进行中和与提纯，这个过程费时且不易。因此，这个缺点导致很难大量的合成单分散纳米颗粒。同样，Yu，W.等人报道了通过金属脂肪酸盐热分解生产单分散磁铁纳米颗粒的方法，和上述Jana等人公开的方法类似(Yu，W.etal.，″Synthesis of Monodisperse Iron Oxide Nanoparticles byThermal Decomposition of Iron Carboxylate Salts″，Chem.Comm.2004，2306)。为了克服现有技术的缺陷，本专利技术人研究了一种使用廉价和无毒金属盐作为反应物大量合成单分散纳米颗粒的新方法，该方法的一次反应适于合成多达100克的单分散纳米颗粒，该一次反应使用500ml的溶剂，不需尺寸选择工艺，而且，单分散纳米颗粒的大小简单的通过改变合成条件进行控制。本专利技术人实现了制备过渡金属、金属合金、金属氧化物、多金属氧化物和其它金属化合物的纳米颗粒的新方法。因此，本专利技术的主要目的是提供一种没有尺寸选择工艺、使用无毒和低廉金属盐大规模生产金属、金属合金、金属氧化物和多金属氧化物单分散纳米颗粒的方法。
技术实现思路
技术难题自从纳米颗粒可以作为新出现的纳米科技领域的材料，多种纳米颗粒(也称之为纳米晶体)的研究很活跃。这些纳米颗粒可以应用于超高密度的磁铁数据储存介质、生物医药的标记物、纳米范围的电子学、作为高效激光束的能源材料和非常透明的光学设备对于这些广泛的应用，合成尺寸差别小于5％的单分散纳米颗粒的方法是控制这些基础材料性能的关键因素，这是因为这些纳米颗粒的性能主要取决于纳米颗粒的大小。例如，半导体中纳米晶体光学设备的色彩锐度的决定因素主要是纳米颗粒大小的均一性，其中这些单分散磁性纳米颗粒是用于超高密度的磁铁数据储存介质的关键基础材料。由于这些单分散纳米颗粒可以用于上述的多种应用，现实中迫切需要一种大规模生产基础纳米颗粒材料的方法。不幸的是，直到现在，单分散纳米颗粒的合成方法限于次克级量的水平。技术方案本专利技术上述主要目的通过这样的一种方法获得，该方法包括如下步骤i)溶于水溶液中的金属盐和溶于选自C5-10脂肪烃和C6-10芳香烃的第一溶剂的碱金属C4-25羧酸盐反应，形成金属羧酸盐络合物，以及ii)加热溶于第二溶剂的所述金属羧酸盐络合物，得到纳米颗粒，其中第二溶剂选自C6-25芳香族化合物，C6-25醚，C6-25脂肪烃和C6-25胺。根据本专利技术，合成金属羧酸盐络合物的金属盐由金属离子和阴离子组成，其中金属离子选自Fe，Co，Ti，V，Cr，Mn，Ni，Cu，Zn，Y，Zr，Mo，Ru，Rh，Pd，Ag，Cd，Ce，Pt，Au，Ba，Sr，Pb，Hg，Al，Ga，In，Sn或Ge；阴离子选自C4-25羧酸。用于制备金属羧酸盐络合物的金属盐选自水合氯化铁(FeCl3·6H2O)、水合氯化亚铁(FeCl2·4H2O)、水合氯化钴(CoCl3·6H2O)、水合氯化亚钴(CoCl2·4H2O)、水合氯化铬(CrCl3·6H2O)、水合氯化锰(MnCl2·4H2O)、氯化铁(FeCl3)、氯化亚铁(FeCl2)、溴化亚铁(FeBr2)、硫酸亚铁(FeS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备金属、金属合金、金属氧化物和多金属氧化物纳米颗粒的方法，该方法包括如下步骤：　　　　ｉ）溶于水溶液中的金属盐和溶于选自Ｃ↓［５－１０］脂肪烃和Ｃ↓［６－１０］的芳香烃的第一溶剂的碱金属Ｃ↓［４－２５］羧酸盐反应，形成金属羧酸盐络合物，以及　　　　ｉｉ）加热溶于第二溶剂的所述金属羧酸盐络合物，得到纳米颗粒，其中第二溶剂选自Ｃ↓［６－２５］芳香族化合物，Ｃ↓［６－２５］醚，Ｃ↓［６－２５］脂肪烃和Ｃ↓［６－２５］胺。

【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：玄泽焕，朴宗南，
申请(专利权)人：首尔国立大学工业基金会，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]