[发明专利]金属氧化物及其水合物纳米化工材料及其绿色合成方法

说明书

本发明属于精细纳米化工技术领域，具体为金属氧化物及其水合物纳米化工材料及其绿色合成方法。本发明以“金属离子‑硫氰酸根”体系为基础体系，室温下与碱水溶液反应，采用绿色合成路线，制备得到金属氧化物纳米材料、水合金属氧化物纳米材料、复合和掺杂金属氧化物纳米材料以及纳米流体和纳米磁流体。本发明制备方法涉及多种常用金属元素，制得的纳米材料具有多种形态，包括纳米颗粒、纳米片、类泡沫纳米材料、多褶皱层叠型纳米材料、以及超薄纳米膜片材料等。本发明制得的纳米材料涉及面广，种类多，在广泛领域具有重要的应用价值。本发明的制备方法具有较好的普适性，工艺简单，条件温和，能集中清洁生产，生产规模可达工业化量级。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及金属氧化物及其水合物纳米化工新材料及其合成方法。

背景技术

化工企业实现低能耗和清洁生产是人们追求的目标，也是先进制造的标志之一。人们一直梦想化工厂能够像自来水厂一样环境优美。在纳米化工领域，规模化合成通常会遇到困难，比如溶剂和助剂残留、工艺复杂、能耗大等问题。

发明人前期发现硫氰酸盐体系与一般的化学体系不同，有不同寻常的性质。比如：硫氰酸亚铜很容易与氢氧化钠溶液反应，室温下直接生成氧化亚铜纳米线材料。研究还发现“金属离子-硫氰酸根”体系可以用于液相沉淀法，能制备许多种金属氧化物纳米材料。最近，我们还证明硫氰酸盐的用量可以调控ZnO纳米材料的形态，而且只需添加少量的硫氰酸盐做助剂，就可以在室温下使ZnO处于纳米尺度。 [（1）徐伟，肖星星，夏鹏，一种氧化亚铜纳米线多孔薄膜及其制备方法和应用，发明专利申请号: 2014100140030；（2）徐伟，肖星星，夏鹏，孙倩，田果，一种氧化亚铜纳米线材料的制备方法，发明专利申请号:2014100314653；（3）徐伟，孙倩，肖星星，夏鹏，田果. 一种片状氧化锌纳米材料的简易制备方法. 发明专利申请号：2014100412374；（4）徐伟，田果，孙倩，肖星星，夏鹏.一种氢氧化铝纳米颗粒材料的简易制备方法. 发明专利申请号：2014100413076；（5）徐伟，夏鹏，孙倩，张辉，金属氧化物纳米材料的绿色制备方法，发明专利申请号：201810170300.2；（6）徐伟，王涛，笪仕旭，徐琳绮，形态可控氧化锌纳米材料的绿色制备方法，发明专利申请号：201910359373.0]

本发明进一步证明“金属离子-硫氰酸根”水溶液体系可适用于制备更多种类的金属氧化物纳米材料。其中的硫氰酸盐用量可以采用等当量，也可以采用很少的添加量（比如：0.01当量）。此外，还证明这种“金属离子-硫氰酸根”水溶液体系可以合成特殊形态的纳米材料、磁性纳米材料以及纳米磁流体等。这些都充分证明“金属离子-硫氰酸根”水溶液体系具有较好的普适性，是实现绿色纳米化工的基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种普适性好、应用面广的金属氧化物及其水合物纳米化工材料及其绿色合成方法。

本发明拓展了“金属离子-硫氰酸根”水溶液体系在纳米材料合成方面的应用，使其成为实现绿色纳米化工的一种基础性体系。

本发明提供的金属氧化物及其水合物纳米化工材料及其绿色合成方法，以“金属离子-硫氰酸根”水溶液体系为基础体系，室温下与碱水溶液反应，采用绿色合成路线，制备得到多种纳米材料体系：金属氧化物纳米材料、水合金属氧化物纳米材料、纳米流体体系或者纳米磁流体；

所述“金属离子-硫氰酸根”水溶液体系采用水溶性金属盐与水溶性硫氰酸盐的混合水溶液；与金属盐相比，水溶性硫氰酸盐的用量为等当量、或者少量添加量、或者微量添加量；硫氰酸根与金属离子的物质的量的比为：4.0~0.01（摩尔数之比）；

所述水溶性硫氰酸盐采用硫氰酸钠、硫氰酸钾、硫氰酸铵之一种；

所述碱水溶液为氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液；