[发明专利]具有盐壳的纳米化合物颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，涉及一种制备具有盐壳的纳米化合物颗粒的方法。

背景技术

纳米粉体也叫纳米颗粒，一般指尺寸在1-100nm之间的超细粒子。纳米颗粒由于具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子隧道效应，具有良好的热学、光学、电学、磁学以及化学方面的性质，因此在电子、化工、机械、生物医学等领域广泛应用。

在纳米粉体制备中的难题之一是颗粒的团聚问题。由于纳米颗粒粒度小，表面能大，处于能量不稳定状态，细小的颗粒趋向于聚集在一起。而在表面氢键和化学键等作用下，纳米颗粒将发生不可回复的硬团聚。纳米颗粒在干燥过程中，会受到毛细表面张力和液相桥的作用，而使颗粒进一步加剧。对于纳米颗粒的团聚问题，一般通过添加分散剂、对颗粒进行表面有机改性等方法来缓解。

颗粒的烧结是纳米粉体制备过程中的另一个难题。由于纳米颗粒的表面能高，在环境温度较高时，颗粒之间极易发生烧结。而很多纳米材料在制备时无法避免高温处理过程，如碳酸铝铵分解法制备γ氧化铝需要经过500℃以上的煅烧，氢氧化钇前驱体需要经过200℃煅烧才能得到氧化钇，而要得到α相的氧化铝，必须要经过1000℃以上的高温煅烧。在高温处理过程中纳米颗粒将产生严重的烧结，而且此问题无法通过表面有机改性等方法解决。以纳米α氧化铝为例，现有制备技术得到的纳米α氧化铝多为纳米颗粒团聚体，而不是单分散纳米α氧化铝。

在煅烧过程中引入隔离相，后期再将其去除，是避免纳米颗粒烧结的一条可能途径。但使用隔离相方法有两个需要解决的问题：一是需要找到高温下不与纳米颗粒发生化学反应，且在后期可以彻底去除的隔离物质；二是需要用隔离相将纳米颗粒分散隔离。高熔点可溶性盐如氯化物、硫酸盐等化学性质稳定，且容易水洗去除，但可溶性盐的结晶过程难以控制、盐颗粒粗大，无法用于隔离细小的纳米颗粒。

综上所述，现有技术均无法避免高温煅烧过程中纳米颗粒之间的烧结。使用可溶性盐隔离是解决此问题的一条可能途径，但前提是必须实现可溶性盐将纳米颗粒分散隔离。若能在纳米颗粒表面包覆一层可溶性盐壳，将能起到分散隔离的作用，有效避免纳米颗粒在高温煅烧过程中的烧结，制备出单分散的纳米化合物颗粒。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种制备具有盐壳的纳米化合物颗粒的方法，能解决纳米颗粒高温烧结的问题。

技术方案：本发明提供的一种制备具有盐壳的纳米化合物颗粒的方法，包括以下步骤：

1)制备含有纳米化合物颗粒和可溶性盐的悬浊液；

2)将此悬浊液制成油包水型微乳液；

3)使用破乳剂破乳，离心，干燥，得到具有盐壳的纳米化合物颗粒。

进一步的，本发明方法中，纳米化合物颗粒的尺寸在1nm～100nm之间。

进一步的，本发明方法中，可溶性盐是指氯化钠、氯化钾、硫酸钠或硫酸钾。

进一步的，本发明方法中，纳米化合物为氧化铝、氢氧化铝、碳酸铝铵、氧化钛、氧化硅、氧化铁、氢氧化铁、氢氧化镁、碱式碳酸镁、氧化锆、氧化铜、氧化镍、氧化铌、氧化锡、氧化铟、氧化钇、氢氧化钇、氧化铕、氧化铈、氧化镧、氧化铽、氧化镝、氧化钕或这些化合物的混合物。

进一步的，本发明方法中，悬浊液中纳米化合颗粒的浓度为0.001mol/L～0.1mol/L，可溶性盐与纳米化合物的摩尔比≥0.1。

进一步的，本发明方法中，油包水型微乳液的组成为：悬浊液：表面活性剂：环己烷的体积比为x∶3∶7，其中0.01≤x≤3。

进一步的，本发明方法中，表面活性剂为辛基苯基聚氧乙烯醚。

进一步的，本发明方法中，破乳剂为丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或叔丁醇。

本发明首先将纳米化合物颗粒分散在盐水溶液中，并将其与辛基苯基聚氧乙烯醚、环己烷按一定比例混合，制成油包水型微乳液。此时在微乳液的水相液滴中，纳米化合物颗粒被盐溶液包围。在此微乳液体系中加入非极性溶剂破乳，可以在破乳的同时降低盐溶液的极性，使盐在纳米化合物颗粒表面析出。再经离心、干燥后，可得到表面具有可溶性盐壳的纳米颗粒。固体盐壳起到良好的隔离作用，在盐熔点之下煅烧时，被隔离的纳米颗粒之间不发生物质传输，当然也不会发生颗粒烧结和长大。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：