[发明专利]合成金属复合氧化物的方法和通过其获得的金属复合氧化物

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明涉及合成单一纳米尺寸金属复合氧化物的方法和根据所述合成方法获得的金属复合氧化物。

2.相关技术的描述

近年来，对纳米技术的预期正在增长，并且作为其研究领域之一，正利用纳米复合材料积极进行材料的开发。根据相关技术的在复合材料中的分散相的尺寸最多为微米级，并且能够由其预测的性能仅仅在能够利用复合规律进行预测的水平上。然而，在纳米复合材料的情况下，所出现的量子尺寸效应与大尺寸材料的不同，并且由于原子间或分子间的相互作用对材料性质具有显著影响和与基体的界面显著增加，所以期望展示出远超根据相关技术的复合材料的那些的功能。

此处，纳米尺寸通常是指1nm至几十纳米的尺寸。与此相比，近来受到关注的单一纳米尺寸是指1nm至10nm的尺寸，并且具有这样的尺寸的微粒与具有几十纳米尺寸的微粒相比具有更大的量子尺寸效应，并且预期具有表现出具有作为新型材料的功能的效果。

有几种用于制造复合氧化物微粒(包括其应用)的技术可用。日本专利申请公开号2009-090235(JP-A-2009-090235)公开了一种用于净化废气组分的催化剂材料，其具有相互混合的活性氧化铝的一次颗粒和包含Ce、Zr和除Ce之外的稀土金属R的复合氧化物的一次颗粒，并且使一次颗粒团聚以形成二次颗粒，其中CeO₂以20至60摩尔％的比例包含在复合氧化物的一次颗粒中。

用于净化废气组分的这种催化剂材料由通过使一次颗粒团聚获得的二次颗粒构成。通过这样的二次团聚形成的微粒的尺寸远超过数十纳米，因此，这样的微粒不是具有单一纳米尺寸的微粒。

2发明内容

本发明提供一种合成具有单一纳米尺寸的金属复合氧化物的方法，以及根据该合成方法获得的金属复合氧化物。

在其第一方面中，本发明涉及一种合成金属复合氧化物的方法，所述方法包括：向氧化铈复合氧化物微粒胶体添加分散剂；向氧化铝微粒胶体添加分散剂；将已经向其添加所述分散剂的所述氧化铈复合氧化物微粒胶体和已经向其添加所述分散剂的所述氧化铝微粒胶体分别引入高速搅拌装置中；通过使已经被引入所述高速搅拌装置中的所述氧化铈复合氧化物微粒和所述氧化铝微粒在微小空间内相互反应来合成氧化铝-氧化铈复合氧化物微粒；和向所述氧化铝-氧化铈复合氧化物微粒施加17000秒^-1或更高的剪切力。在该合成方法中，已经向其添加所述分散剂的所述氧化铈复合氧化物微粒胶体的平均粒径和已经向其添加所述分散剂的所述氧化铝微粒胶体的平均粒径为10nm或更小。

根据上述配置，可由由氧化铈复合氧化物微粒胶体和氧化铝微粒胶体组成的两种不同的单一纳米尺寸微粒胶体合成单一纳米尺寸金属复合氧化物微粒。此外，由于利用高速搅拌装置进行均匀混合和搅拌，所以合成具有这样的配置的金属复合氧化物的方法能够合成具有比根据相关技术的方法更均匀的组成的单一纳米尺寸金属复合氧化物微粒。

在根据该方面的合成方法中，包含已经向其施加所述剪切力的所述氧化铝-氧化铈复合氧化物微粒的溶液的pH值可以为使所述氧化铝-氧化铈复合氧化物微粒保持10nm或更小的平均粒径的pH值。

根据上述配置，通过将pH设定为有利的pH值，所得金属复合氧化物微粒能够保持单一纳米尺寸而不导致相互团聚。

在根据该方面的合成方法中，包含已经向其施加所述剪切力的所述氧化铝-氧化铈复合氧化物微粒的溶液的pH值可以在0.5至1.5的范围内，可以在0.5至1.2的范围内，或者可以在0.8至1.2的范围内。

在其第二方面中，本发明涉及根据合成方法合成的金属复合氧化物，所述合成方法包括：向氧化铈复合氧化物微米胶体添加分散剂，向氧化铝微米胶体添加分散剂，将已经向其添加所述分散剂的所述氧化铈复合氧化物微米胶体和已经向其添加所述分散剂的所述氧化铝微米胶体分别引入高速搅拌装置中；通过使已经被引入所述高速搅拌装置中的所述氧化铈复合氧化物微米和所述氧化铝微米在微小空间内相互反应来合成氧化铝-氧化铈复合氧化物颗粒；和向所述氧化铝-氧化铈复合氧化物微粒施加17000秒^-1或更高的剪切力。已经向其添加所述分散剂的所述氧化铈复合氧化物微粒胶体的平均粒径和已经向其添加所述分散剂的所述氧化铝微粒胶体的平均粒径为10nm或更小。

根据上述配置，可以获得具有比根据相关技术利用共沉淀方法或混合和搅拌方法制造的金属复合氧化物大的比表面积的金属复合氧化物。