[发明专利]不溶于水的金属氢氧化物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种制备不溶于水的金属氢氧化物的新方法及其用途。本发明的不溶于水的金属氢氧化物通过两次高温热处理步骤和洗涤步骤便捷高效地制备，从而包含少量的第二金属并且具有高的结晶度和相纯度。本发明的不溶于水的金属氢氧化物或得自该金属氢氧化物的金属氧化物呈现出在低波长范围下(例如，490nm以下)的吸收波长和在高波长范围下(例如，500nm以上至小于1100nm)的发光波长。因此，本发明的不溶于水的金属氢氧化物可以有效地用在各种应用中，例如阻燃剂、抗酸剂、吸附剂等，并且还可以掺杂有另外的金属离子以用作制造催化剂、荧光材料、电极材料、二次电池材料等的原料。

技术领域

本公开内容涉及具有优异结晶性质的金属氢氧化物及其制备方法，其中所述金属氢氧化物特别是包含碱金属和/或碱土金属的金属氢氧化物。

背景技术

金属氢氧化物是由金属离子和氢氧根(OH^-)形成的化合物，并且具有强离子键性质的氢氧化物例如氢氧化钠容易溶解在水溶液中，而具有强共价键性质的氢氧化物例如氢氧化铍(Be(OH)₂)不容易溶解在水溶液中。除氢氧化铍和氢氧化镁之外，碱金属族和碱土金属族的多数金属氢氧化物良好地溶于水中，而包含Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Ru、Rh、Ag、Cd、Ir、W、Au、Hg、Al、Ga、In、Sn、Tl、Pb、Bi、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu的过渡金属、后过渡金属和镧系金属的氢氧化物不溶于水。溶于水的金属氢氧化物用作强碱，而不溶于水的金属氢氧化物用作阻燃剂、抗酸剂、吸附剂等。此外，不溶于水的氢氧化物用作催化剂、荧光物质、电极材料、二次电池材料、纤维材料、磁性材料等。

另外，前述不溶于水的金属氢氧化物可以通过在500℃以上的高温下的热处理转化成金属氧化物，因此前述不溶于水的金属氢氧化物也用作制备氧化物的前体。例如，氢氧化钇(Y(OH)₃)通常由于六方晶相而形成例如棒、线、管和层状结构的结构体，并且具有该结构的氢氧化钇可以通过在高温(例如，500℃以上)下的热处理进行脱水以转化成氧化钇(Y₂O₃)。此时，根据结构中所保持的特性可以形成具有例如棒、线和管的结构的氧化钇(Y₂O₃)(参见：Shiba,F.等，CrystEngComm,2013,15:1061-1067)。

同时，美国专利申请公开第2011/0143139号涉及一种制备金属氢氧化物纳米薄片的方法，其中该金属氢氧化物纳米薄片通过电化学法(使用电解装置)由各种金属的氧化物或氢氧化物构成。与燃烧合成法相比，电化学法在如下方面是不利的：该方法需要复杂的步骤并且不是经济有效的。

美国专利第5,879,647号公开了一种在含有钇盐的溶液中沉淀氧化钇颗粒的方法(使用尿素的方法)。然而，由于需要复杂的工艺来控制氧化钇的粒径并且该方法的生产率低，所以该方法不适用于大规模生产。

此外，不溶于水的金属氢氧化物可以通过液相法例如水热合成法或沉淀法从金属的硝酸盐、氯化物、碳酸盐等来制造。然而，通过上述液相法制造的金属氢氧化物通常往往具有低的结晶度并且不稳定。另外，由于该工艺的特性，难以使通过液相法制备的不溶于水的金属氢氧化物掺杂有第二金属组分。该工艺中的这些局限性使其难以在金属氢氧化物或由该金属氢氧化物得到的氧化物中均匀地包含第二金属组分，限制了金属氧化物的用途。

因此，在本领域中迫切需要一种解决上述缺点的制备方法。

贯穿本申请，参考了多个专利和出版物并且在括号中提供了引证。通过引用将这些专利和出版物的公开内容的全部内容在此并入本申请以更全面地描述本申请以及本发明所属领域的现状。

发明内容