[发明专利]生产结晶氧化钽颗粒的方法

说明书

本发明是生产氧化钽颗粒的方法的领域。本发明进一步涉及结晶氧化钽颗粒及其在氧化物超导体中作为钉扎中心的用途。

氧化钽颗粒具有各种应用，例如抗腐蚀层、显像剂、作为光致发光和光催化材料、作为催化剂或者作为氧化物超导体的钉扎中心。在这些应用中的大多数中，有利的是使用小结晶纳米颗粒。生产氧化钽颗粒的方法由现有技术已知。

Bonitatibus等人在ACS Nano，第6卷(2012)，第6650-6658页中公开了氧化钽纳米颗粒合成。

然而，至今没有报告得到具有非常小粒度的结晶颗粒的方法。非常小粒度的颗粒具有这一优点：与具有较大粒度的颗粒相比，1g材料构成更多颗粒，这提高了颗粒的效果。同时，结晶度帮助防止颗粒在其环境中部分或完全溶解，特别是在加热至高温时。因此，本发明的目的是提供生产小粒度的结晶氧化钽颗粒的方法。旨在用仪器容易的并容许易按规模放大至工业规模的方法。

该目的通过生产结晶氧化钽颗粒的方法实现，所述方法包括将包含以下组分的无水溶液加热：

(a)钽醇盐，

(b)酸，和

(c)溶剂。

本发明进一步涉及包含氧化钽且具有1-20nm的重均直径的结晶颗粒在超导体中作为钉扎中心的用途。

本发明的优选实施方案可在说明书和权利要求书中找到。不同实施方案的组合落入本发明的范围内。

本发明方法包括将无水溶液加热。在本发明上下文中，无水通常意指溶液具有小于500ppm，优选小于200ppm，特别是小于100ppm，例如小于50ppm的水含量。术语“ppm”指常用的份每百万份。溶液的水含量可通过直接滴定根据例如DIN 51777-1，部分1(1983)中详述的Karl Fischer测定。

在加热以前，溶液优选为均匀的，这意指所有化合物都溶解。溶液优选在常压下在0-400℃，更优选25-350℃，例如50-300℃下为液体。

根据本发明，无水溶液包含钽醇盐。优选，钽醇盐中的钽为+5氧化态的。醇盐包括线性和支化醇盐。线性醇盐的实例为甲醇盐、乙醇盐、正丙醇盐、正丁醇盐、正戊醇盐、正己醇盐、正庚醇盐、正辛醇盐、正壬醇盐、正癸醇盐。支化醇盐的实例为异丙醇盐、异丁醇盐、仲丁醇盐、叔丁醇盐、2-甲基-戊醇盐、2-乙基-己醇盐、环丙醇盐、环己醇盐、茚满醇盐、降冰片醇盐。优选，醇盐为C₁-C₁₂醇盐，更优选C₁-C₈醇盐，特别是C₁-C₄醇盐。钽醇盐中的醇盐可为全都相同或者彼此不同的，优选，它们为全都相同的。钽醇盐的优选实例为甲醇钽(V)、乙醇钽(V)、正丁醇钽(V)。

无水溶液中钽醇盐的浓度优选为10-200毫摩尔/升，更优选30-150毫摩尔/升，特别是50-100毫摩尔/升。

根据本发明，无水溶液包含酸。酸优选能够与钽醇盐的醇盐形成酯。酸包括羧酸、膦酸、磷酸、磺酸。优选羧酸。羧酸包括线性饱和酸，例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、二十烷酸。羧酸进一步包括不饱和线性酸，例如肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、十六碳烯酸(sapienic acid)、油酸、反油酸、异油酸、亚油酸、反式亚油酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、芥酸、二十二碳六烯酸、羧酸进一步包括支化羧酸，例如仲丁酸或新戊酸。优选C₁-C₂₆羧酸，更优选C₄-C₂₄羧酸，特别是C₈-C₂₂羧酸，例如油酸。

无水溶液中酸与钽醇盐的摩尔比优选为2.5-50，更优选5-30，特别是10-20。

根据本发明，无水溶液包含溶剂。可使用溶解钽醇盐和胺的所有溶剂。优选非极性溶剂。非极性溶剂通常具有1.65D(Debye)或更小，优选1.6D或更小，特别是1.5D或更小的偶极动量。溶剂包括烃，包括饱和脂族烃，例如己烷、辛烷、癸烷、异十一烷、十六烷、十氢化萘；不饱和脂族烃，例如辛烯、十一碳烯、十六碳烯；和芳族烃，例如二甲苯、荚、萘满、硝基苯。其它合适的溶剂为醚，例如二己醚或二苯醚；酰胺，例如二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；酯，例如丁酸丁酯、月桂酸乙酯；亚砜，例如二甲亚砜或环丁砜。优选烃，更优选C₆-C₃₀烃，特别是C₁₂-C₂₄烃。