[发明专利]制备纳米尺寸金属氧化物颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及金属氧化物颗粒，且具体来说，涉及制备纳米尺寸金属氧化物颗粒的方法。

背景技术

近年来，由于纳米晶体半导体和氧化物在桥接大块物质与分子物质之间的间隙中具有根本的重要性，因此其已引起了众多的研究兴趣。见A.P.Alivisatos的“Perspectives onthe Physical Chemistry of Semiconductor Nanocrystals”，J.Phys.Chem.，100，13226-13239，(1996)；A.S.Edelstein和R.C.Cammarata编的Nanomaterials：Synthesis，Properties andApplications，Institute of Physics Publishing：Bristol，1996。由于量子局限效应，纳米尺寸的金属氧化物颗粒可具有与相应大块物质相比较大的电子带隙。另外，这些量子局限的纳米尺寸金属颗粒的带隙可通过改变和/或混合颗粒尺寸在纳米尺寸范围内调节。见L.Li等人的“Band Gap Variation of Size-and Shape-Controlled Colloidal CdSe QuantumRods”，Nano Letters，1，349-351(2001)。所述纳米尺寸的金属氧化物颗粒的可调光电子特性可能将为其提供远超过具有微米级尺寸的常见金属氧化物颗粒的效能特征。

通过预期寻求这些纳米尺寸颗粒用途的诸多应用，很大程度上驱动了目前在纳米品体半导体和氧化物领域的研究成果。这些应用包括新颖的光学、电学和机械装置、光电太阳能电池、发光二极管、变阻器、光催化剂、气体传感器、光电子装置、光开关、紫外线吸收剂、纳米激光、离子插入电池、电致变色装置等。见A.S.Edelstein和R.C.Cammarata编的Nanomaterials：Synthesis，Properties and Applications，Institute of PhysicsPublishing：Bristol，1996；B.O′Regan和M.Gr_tzel的“A Low-Cost，High-Efficiency SolarCell Based on Dye-Sensitized Colloidal TiO₂ Films”，Nature，353，737-740(1991)；M.A.Fox和M.T.Dulay的“Heterogeneous Photocatalysis”，Chem.Rev.，93，341-357(1993)；V.L.Colvin、M.C.Schlamp和A.P.Alivisatos的“Light-Emitting Diodes Made from CadmiumSelenide Nanocrystals and a Semiconducting Polymer”，Nature 370，354-357(1994)；J.Lee、J.-H.Hwang、J.J.Mashek、T.O.Mason、A.E.Miller和R.W.Siegel的“ImpedanceSpectroscopy of Grain Boundaries in Nanophase ZnO”，J.Mater Res.，10，2295-2300(1995)；M.H.Huang、S.Mao、H.Feick、H.Yan、Y.Wu、H.Kind、E.Weber、R.Russo和P.Yang的“Room-Temperature Ultraviolet Nanowire Nanolasers”，Science，292，1897-1899(2001)。实际上，这些纳米尺寸颗粒作为活性UV吸收成份已在防晒剂和化妆品中寻求到商业应用(Katsuyama等人的美国专利第6,171,580号)。

对于纳米尺寸金属氧化物颗粒可能应用的范围已引起了对于其合成和制造的额外研究。目前可通过各种方法来产生纳米尺寸的金属氧化物颗粒，包括化学气相生长法，例如化学气相沉积(CVD)和金属-有机化学气相沉积(MO-CVD)、分子束外延法和等离子体合成法。见Siegel等人的美国专利第5,128,081号和Peterson等人的美国专利第6,580,051号。然而，这些方法都需要昂贵且复杂的设备。另一方面，与上述方法相比，溶胶-凝胶方法可在相对较低的温度下以相对廉价的设备产生纳米尺寸的金属氧化物颗粒。因此，近年来这些溶胶-凝胶方法已获得了普遍性。