[发明专利]超高纯度金属氧化物、混合金属氧化物、金属以及金属合金的均匀纳米颗粒的制备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年2月16日提交的美国临时申请号 60/774,990，以及于2006年12月11日提交的名称为“超高纯度金属氧 化物、混合金属氧化物、金属及金属合金(II)的均匀纳米颗粒的制备” 的另外的美国临时专利申请的优先权。

关于联邦政府资助的R&D的声明

实施方案是用来自美国政府的支持而做出的，并且依照 能源部合同编号DE-FG02-05ER15666，美国政府对本发明可能有一定 的权利。

发明背景

发明领域

本发明涉及到金属和金属氧化物纳米颗粒，制备金属和 金属氧化物纳米颗粒的方法，可用于制备金属和金属氧化物纳米颗粒 的化合物，以及由这些纳米颗粒制成的产品。

相关技术的说明

具有纳米尺寸的材料的合成、表征以及应用是活跃的领 域。对于纳米级金属和金属氧化物的性质和用途的探索正在多种学科 中进行，如化学、物理学、材料科学、以及工程学。在本领域中存在 对一种更经济有效的方法的需要，以用于制备多种具有均匀的大小、 新的组成以及高纯度的纳米颗粒。还需要的是可靠的金属、混合金属 (合金)、金属氧化物以及混合金属氧化物的纳米颗粒，这些纳米颗 粒具有改进的特征和特性以用于不同的应用中。

发明概述

在一些优选的实施方案中，提供了金属纳米颗粒、混合 金属(合金)纳米颗粒，金属氧化物纳米颗粒和/或混合金属氧化物纳 米颗粒。根据这些实施方案，这些纳米颗粒可以但不是必需地具有以 下特性中的一种或多种：一个预定的平均粒度，约1nm至约100nm 的平均粒度，一个窄的粒度分布，在平均粒度的约1％至约15％之内 的粒度分布，一个预定的粒度分布，基本一致的氧化态，高的纯度， 一个预定的氧化态，一个预定的化学计量、以及一个相对均匀的化学 组成。在一些优选的实施方案中，提供了制备金属纳米颗粒、混合金 属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒以及混合金属氧化物纳米颗粒的方 法。其他优选的实施方案涉及可以用于形成纳米颗粒的一种前体材料。 在一些实施方案中，该前体材料可以包括一种复杂混合物，该复杂混 合物包括一种金属氢氧化物和一种盐化合物。术语“复杂混合物”是指 除了存在一种混合物中的各组分之间的相互作用，它超出了一种简单 的物理混合中的相互作用。此外，还披露了由此类纳米颗粒制备的产 品。

附图简要说明

图1是前体材料样品的一个X-射线衍射(XRD)图样， 该前体材料是通过将碳酸氢铵分别与硝酸铝、硝酸铁、以及硝酸镍混 合而形成的。

图2描绘了从一些前体材料的样品取得的热重量分析 (TGA)曲线，这些前体材料是通过将碳酸氢铵分别与硝酸铝、硝酸铁、 以及硝酸镍混合而形成的。

图3描绘了从一些前体材料的样品获得的差示扫描热 量法(DSC)曲线，这些前体材料是通过将碳酸氢铵分别与硝酸铝、硝 酸铁、以及硝酸镍混合而形成的。

图4是取自实例26中形成的氧化钇(Y₂O₃)纳米颗粒 的样品的XRD图样。

图5是取自实例26中形成的氧化钇(Y₂O₃)纳米颗粒 的样品的透射电子显微术(TEM)图像。

图6是取自氧化镍(NiO)纳米颗粒样品的XRD图样， 这些氧化镍纳米颗粒是根据实例2将前体材料在300℃于空气中加热 一小时后形成的。

图7是取自实例2中形成的氧化镍纳米颗粒样品的TEM 图像。

图8是取自实例6中形成的镍铁氧化物(NiFe₂O₄)纳 米颗粒样品的XRD图样。

图9是取自实例6中形成的镍铁氧化物纳米颗粒样品的 TEM图像。

优选实施方案的详细说明

以下说明和实例详细展示了本发明的优选实施方案。本 领域技术人员可以理解本发明在其范围内包含的众多变体和改变。因 而，对优选实施方案的说明不应认为是限制本发明的范围。