本发明专利技术涉及一种纳米材料合成的方法，该纳米材料通过加入到乳液内相中的通常的、经济的不溶性前体或与水接触时水解的前体之间的分解和后续的反应得到。这些不溶性前体被引入到乳液的内相中，然后在乳液爆轰过程中的冲击波的作用下，经过分解及固态形式的后续反应，最终获得具有预期结构的纳米材料。因此，本发明专利技术的方法能够获得宽范围的纳米材料，该纳米材料作为复合材料或二元、三元构结或更高结构，具有小尺寸的均匀的一次颗粒，可应用到一些技术领域。
【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纳米材料的合成方法，该方法是在乳液爆轰导致的冲击作用下，在引入乳液内相的不溶性前体或与水接触而水解的前体中发生分解和后续的反应，从而使得该方法制备出宽范围的纳米材料。专利技术的背景小于IOOnm的纳米材料是一个新的最近出现的学科领域的组成部分，称为纳米技术。事实上，目前世界各国对该“非常小”的材料保持着巨大的兴趣。从科学领域到政治本身，纳米技术也经常出现在世界主要领导人的演讲中。纳米技术被提到是由于其拥有提供在日常生活中具有相对积极意义的技术飞跃的潜力，如过去的历史事件，例如蒸汽机、火车、汽车、计算机和生物技术的发现。这种热情来自于给定材料中的颗粒或结构，如膜、孔或纳米表面呈现出一组电、光、磁和机械性能，它们与具有大尺寸的相同材料的性能不同。特别是，我们指的性能，如高塑性、高硬度、低熔点、透明度和每质量单位的高表面积，及它们所带来的催化活性的改善、低的导热系数、磁效应的提高、高的半导体发光、颜色的改变、及所包括的量子力学定律一致性。一些科学家在内部提出了关于物质的可能状态的理论。近年来，作为对这些新性能的认识的结果，对新的纳米材料的制备方法的开发进行了彻底的调查，该新的纳米材料的制备方法具有工业规模(吨/日)的生产能力，这支持了在多种用途中安全、大规模地弓I入这些材料。在文献中被详细地提到的已知方法被分为三大类:1-液相法这一类包括一组已经建立或正在迫切产业化的方法，即:a)溶胶-凝胶法，b)共沉淀法和c)水热和电化学合成法。作为共同的原则，这些方法都具有溶液或凝胶形式的原料，其中前体或溶解成分子尺度或以所需的化学计量比分散。在下面的阶段，这些前体以可控的方式分解形成沉淀，通常作为氢氧化物，其需要几个后续处理阶段，例如煅烧，用以将它转变成具有所需晶体结构的氧化物，接着为通过研磨过程的最终粉碎。除了产率低外，这些液相方法的主要缺点/限制与高的液体/溶剂量有关，高的液体/溶剂量后期必须被去除或消除，以保持纳米颗粒为低的聚集状态。在该去除过程中，必须小心仔细地将溶剂与纳米颗粒分离，因此意味着必须具有废液的回收和处理系统，这将消耗大量的能量并且需要耗时的复杂设备的操作。此外，通过增大与纳米材料相关的每质量单位的表面积，其溶解度(包括一些氧化物的溶解度)显著增加，从而引起在产生的废液中出现毒性问题。II1-气相法这些方法既包括各纳米颗粒的制备方法，又包括在表面涂层中的直接应用的方法，即a)燃烧合成法，b)喷雾热解法，c)等离子体、金属的蒸发/氧化、CVD、PVD、激光沉积等。通常，这些方法都是基于被引入到各种溶剂中的前体的气化。转变成气态后，前体之间发生预期的化学反应，接着纳米颗粒凝聚，伴随着接着发生的热释放，这意味着不可避免的和不希望的所形成的纳米颗粒的聚结和凝聚阶段，从而导致聚集体形成，并因此显示了该方法的主要缺点。在从气态生成第一个稳定的凝聚纳米颗粒的分子的情况下，这种方法通常被称为“自下而上(bottom-to-top)”的方法，即，它从单个分子开始到第一稳定结构。最常见的在气相中获得并长期商业可得到的纳米材料是二氧化硅和二氧化钛(颜料)，它们都从各自的氯化物的水解获得。后者的分解也带来了与作为反应副产物的氯气和盐酸的产生有关的复杂的环境问题。另一方面，尽管它们有大的表面积，这些材料中的高团聚度阻碍了它们在要求非团聚颗粒方面的应用(非催化)。I1-固相法在这一类方法中，纳米颗粒通常从不同的前体，例如碳酸盐、氧化物等之间的固态下的第一慢反应制备。这也被称为“机械合成”，其中，反应活化能由碾磨机提供，接着是强烈的研磨过程直到获得小于200nm的颗粒。除了观察到的在获得小于0.2 μ m尺寸中的困难夕卜，这种低成本的方法的主要局限性还涉及杂质的存在，具有不均匀的颗粒尺寸分布以及基本上处于缺乏均匀的程度，特别是当涉及到合成复合材料及三元结构或多元结构时(其是由试剂之间的不完全扩散反应引起的)。从概念上的观点讲，不同于以前的方法，这是一个“自上而下(top-to-bottom)”的方法,其中，起点是微米结构,该微米结构的尺寸通过应用机械能连续地被降低。使用乳液爆轰概念作为纳米材料的合成方法公开在一组最近的文献中:EP1577265, “Production of fine powder of aluminium oxide” 公开了一种制备微米级氧化铝的工业方法，该方法是铝和氧化剂的混合颗粒的循环爆轰方法，氧化剂可能是乳液(w/o)。该方法具有独特的步骤，包括一类物质(爆炸物)的前期制备和湿法收集:这基本上意味着将颗粒材料供给到反应器中；接下来是爆炸；由此得到的产品被传递到湿室；然后是材料的冷却和最终收集阶段。所描述的方法不同于本专利技术所述的方法，因为该方法是在气相中进行，并且不包括在与水接触时稳定或不稳定的不溶性前体。W02009040770 “Nanocrystalline spherical ceramic oxides, process for thesynthesis and use thereof (纳米晶球形陶瓷氧化物,合成方法及其应用)”公开了具有纳米晶结构的球形微粒子的合成方法，通过在高于由此形成的氧化物的熔点的爆轰温度下乳液(w/o)的爆轰，使得这些氧化物呈现球形形式。该合成方法只在气相下和主要使用可溶性前体或金属进行。该方法只允许获得微米尺寸的氧化物。该方法与本专利技术描述的溶液的技术特征不同，因为它是在气相中进行，并且不包括当与水接触时稳定或不稳定的不溶性前体。W02009144665 uNanometric-sized ceramic materials, process for theirsynthesis and uses thereof (纳米尺寸陶瓷材料,其合成工艺以及应用)”公开了一种纳米材料如二元、三元和多元的氧化物，硝酸盐和碳酸盐的合成方法，该纳米材料是通过在将可溶性金属前体溶解在氧化相(内相)中的情况下，在低的温度(低于陶瓷纳米材料的熔点)下乳液(w/o)爆轰产生，或者通过在形成乳液后，向外相中加入可溶性推进物或加入金属或金属合金形成。与前面文献中描述的方法类似，这是只在气相中进行且主要使用可溶性前体或金属的合成方法，因此，与本专利技术描述的方法不同，本专利技术是基于固相合成，采用当与水接触时稳定或不稳定的不溶性前体。Xiao Hong Wang et al.(Nano-MnFe2O4 powder synthesis by detonationof emulsion explosive.Applied Physics A:Materials Science&Processing.Vol.90, n0.3, March2008)公开了通过军用爆炸物(RDX)引发的乳液(w/o)爆轰合成铁酸盐(MnFe2O4)的纳米颗粒，其中先将前体(分别为硝酸铁和锰)溶解在内相中。正如前述方法，这是只在气相中进行且主要使用乳液氧化相中的可溶性前体的合成方法，因此不同于本文公开的方法。Xinghua Xie et al.(Detonation synthesis of zinc oxide nanometerpowders.Materials Letters, 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：E·M·多斯桑多斯安徒奈斯，J·M·加拉多达斯尔瓦，A·L·歌斯达拉侯瓦，
申请(专利权)人：创新纳米材料先进股份有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。