專利名稱：?jiǎn)畏稚⑾⊥裂趸锛{米球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于稀土氧化物材料領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種單分散稀土氧化物納米球的制備方法。
背景技術(shù)：
稀土元素因其獨(dú)特的電、光、磁、熱性能而被人們稱之為新材料的“寶庫”。稀土氧化物是稀土化合物中重要的一類，納米稀土氧化物則表現(xiàn)出更加優(yōu)越的性能，在發(fā)光材料、 磁性材料、超導(dǎo)體、高性能陶瓷、紫外線吸收劑、精密拋光材料、催化材料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。單分散納米球因其尺寸、形狀和組成的均一性，在基礎(chǔ)理論研究和實(shí)際應(yīng)用中顯示出極大的優(yōu)越性。尺寸可控的單分散稀土氧化物納米球在光學(xué)器件、生物學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。稀土納米材料的可控技術(shù)經(jīng)過近幾年的發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍然存在很多問題，納米材料的形貌、尺寸及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的控制，納米材料的形態(tài)機(jī)理與生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，功能分子的設(shè)計(jì)、制備和組裝，納米材料的穩(wěn)定性還需要深入研究。到目前為止，研究者們已經(jīng)用各種不同方法合成出了單分散納米稀土氧化物。文獻(xiàn)Angew. Chem. Int. Ed. 2005,44 3256-3260報(bào)道了在油酸或油胺體系中，在300 330°C下熱解稀土的苯甲酰丙酮復(fù)合物， 制備了單分散的稀土氧化物納米多面體、納米片等。文獻(xiàn)Chem. Eur. J. 2008，14 :1615-1620 報(bào)道了將稀土硝酸鹽與十二烷胺、十八碳烯的混合物在330°C反應(yīng)后再經(jīng)高溫?zé)崽幚?，制備了分散性良好的稀土氧化物納米帶。但是，復(fù)雜的合成路線、相對(duì)高的反應(yīng)溫度等條件限制了它們進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用，而且合成的可控性也有待于進(jìn)一步改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單易行、可控性高且具有普適性的單分散稀土金屬氧化物納米球的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種單分散稀土氧化物納米球的制備方法，包括如下步驟A)向稀土氧化物粗粉的水溶液中滴加酸溶液，然后加入乙醇和聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)，攪拌均勻后再加入尿素；B)將步驟A)的混合溶液裝入反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)；C)步驟B)的反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水利無水乙醇離心洗滌，干燥后即可得到粒徑范圍在60 320nm可控的單分散稀土氧化物納米球。本發(fā)明所述稀土氧化物為氧化釔α203)、氧化鑭(Lii2O3)、氧化釹(Nd2O3)、氧化釤 (Sm2O3)和氧化銪(Eu2O3)中的一種。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述酸為硝酸或鹽酸。稀土氧化物粗粉的水溶液的濃度為0. 025 0. lmol/L，酸與稀土氧化物粗粉的摩爾比為3 1 6 1，乙醇與水的摩爾比為1 10 9 10，PVP與稀土氧化物粗粉的質(zhì)量比為9 5 9 1，尿素與稀土氧化物粗粉的摩爾比為2 1 20 1。在本發(fā)明所述的制備方法中，水熱反應(yīng)溫度為100 200°C，水熱反應(yīng)時(shí)間為 1. 5 12h。本發(fā)明以稀土氧化物粗粉為原料，通過加入表面活性劑PVP，以尿素為沉淀劑，利用均相水熱共沉淀法，方便地制備了單分散的稀土氧化物納米球。通過控制反應(yīng)物濃度、溶劑乙醇與水的用量比、水熱反應(yīng)溫度與時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)稀土氧化物納米球粒徑的有效調(diào)控。本發(fā)明無需復(fù)雜的制備工藝，在相對(duì)較低的反應(yīng)溫度下，無需后續(xù)高溫?zé)崽幚恚纯色@得結(jié)晶性良好的單分散稀土氧化物納米球，而且通過調(diào)變反應(yīng)條件能夠較精確地控制納米球的尺寸和分散性。這種稀土氧化物納米球?qū)⑾⊥裂趸铼?dú)特的光、電、磁性能與單分散球體良好均一性的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，在熒光標(biāo)記、微激光器、生物示蹤劑、有源光子晶體和微傳感器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
以下結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案，其中

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的IO3單分散納米球的掃描電鏡照片。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的IO3單分散納米球的透射電鏡照片。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的IO3單分散納米球的的X-射線衍射圖譜.圖4(a)、(b)、(c)、(d)分別為本發(fā)明實(shí)施例 4、5、6、7 制備的 Lei203、Nd203、Sm2O3> Eu2O3單分散納米球的透射電鏡照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將0. 112gY203粗粉加入5mL去離子水中，常溫下攪拌，向其中滴加0. 2mL濃硝酸， 然后加入15mL乙醇和0. 5g PVP，攪拌均勻后再加入0. 12g尿素。混合溶液常溫下攪拌30min 后移至水熱反應(yīng)釜中，在150°C下水熱1 后取出，冷卻后分別用去離子水和無水乙醇洗滌、離心三次，干燥后得到粒徑為135士9nm的Y2O3納米球。實(shí)施例2將0. 112gY203粗粉加入20mL去離子水中，常溫下攪拌，向其中滴加0. ImL濃鹽酸， 然后加入2mL乙醇和0. 2g PVP，攪拌均勻后再加入0. 06g尿素。混合溶液常溫下攪拌30min 后移至水熱反應(yīng)釜中，在100°C下水熱1. 后取出，冷卻后分別用去離子水和無水乙醇洗滌、離心三次，干燥后得到粒徑為70士4nm的Y2O3納米球。實(shí)施例3將0. 112gY203粗粉加入5mL去離子水中，常溫下攪拌，向其中滴加0. ImL濃硝酸， 然后加入15mL乙醇和1. Og PVP，攪拌均勻后再加入0. 6g尿素?；旌先芤撼叵聰嚢?0min 后移至水熱反應(yīng)釜中，在200°C下水熱Mi后取出，冷卻后分別用去離子水和無水乙醇洗滌、 離心三次，干燥后得到粒徑為320士 12nm的^O3納米球。實(shí)施例4將0. 112gLa203粗粉加入5mL去離子水中，常溫下攪拌，向其中滴加0. 15mL濃硝酸，然后加入15mL乙醇和0. 5g PVP，攪拌均勻后再加入0. 12g尿素。混合溶液常溫下攪拌 30min后移至水熱反應(yīng)釜中，在150°C下水熱1 后取出，冷卻后分別用去離子水和無水乙醇洗滌、離心三次，干燥后得到粒徑為60士Snm的La2O3納米球。實(shí)施例5將0. 112gNd203粗粉加入5mL去離子水中，常溫下攪拌，向其中滴加0. 15mL濃硝酸，然后加入15mL乙醇和0. 5g PVP，攪拌均勻后再加入0. 12g尿素?；旌先芤撼叵聰嚢?30min后移至水熱反應(yīng)釜中，在150°C下水熱1 后取出，冷卻后分別用去離子水和無水乙醇洗滌、離心三次，干燥后得到粒徑為120士 15nm的Nd2O3納米球。實(shí)施例6將0. 112g Sm2O3粗粉加入5mL去離子水中，常溫下攪拌，向其中滴加0. 15mL濃硝酸，然后加入15mL乙醇和0. 5g PVP，攪拌均勻后再加入0. 12g尿素。混合溶液常溫下攪拌 30min后移至水熱反應(yīng)釜中，在150°C下水熱1 后取出，冷卻后分別用去離子水和無水乙醇洗滌、離心三次，干燥后得到粒徑為120士 15nm的Sm2O3納米球。實(shí)施例7將0. 112g Eu2O3粗粉加入5mL去離子水中，常溫下攪拌，向其中滴加0. 15mL濃硝酸，然后加入15mL乙醇和0. 5g PVP，攪拌均勻后再加入0. 12g尿素?；旌先芤撼叵聰嚢?30min后移至水熱反應(yīng)釜中，在150°C下水熱1 后取出，冷卻后分別用去離子水和無水乙醇洗滌、離心三次，干燥后得到粒徑為100士 12nm的Eu2O3納米球。
權(quán)利要求
1.一種單分散稀土氧化物納米球的制備方法，包括如下步驟A)向稀土氧化物粗粉的水溶液中滴加酸溶液，然后加入乙醇和聚乙烯吡咯烷酮，攪拌均勻后再加入尿素；B)將步驟A)的混合溶液裝入反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)；C)步驟B)的反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇離心洗滌，干燥后即可得到粒徑范圍在 60 320nm可控的單分散稀土氧化物納米球。
2.如權(quán)利要求1所述單分散稀土氧化物納米球的制備方法，其特征在于，所述稀土氧化物為氧化釔、氧化鑭、氧化釹、氧化釤和氧化銪中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述單分散稀土氧化物納米球的制備方法，其特征在于，所述酸為硝酸或鹽酸。
4.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述單分散稀土氧化物納米球的制備方法，其特征在于，所述稀土氧化物粗粉的水溶液的濃度為0. 025 0. lmol/L，酸與稀土氧化物粗粉的摩爾比為3 1 6 1，乙醇與水的摩爾比為1 10 9 10，聚乙烯吡咯烷酮與稀土氧化物粗粉的質(zhì)量比為9 5 9 1，尿素與稀土氧化物粗粉的摩爾比為2 1 20 1。
5.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述單分散稀土氧化物納米球的制備方法，其特征在于，水熱溫度為100 200°C，水熱反應(yīng)時(shí)間為1. 5 12h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單分散稀土氧化物納米球的制備方法。以稀土氧化物粗粉為原料，以尿素為沉淀劑，通過加入表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮，并調(diào)節(jié)溶劑乙醇與水的用量比，利用均相水熱共沉淀法制備了單分散的稀土氧化物納米球，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)納米球尺寸和分散性的有效調(diào)控。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易行、可控性高、且具有普適性，無需高溫?zé)崽幚砑纯色@得結(jié)晶性良好的稀土氧化物。所制備的單分散稀土氧化物納米球?qū)⑾⊥裂趸铼?dú)特的光、電、磁性能與單分散球體良好均一性的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，在熒光標(biāo)記、微激光器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01F17/00GK102531022SQ201010623570
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者李麗, 毛丹, 王丹, 賴小勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所, 佛山市高明區(qū)(中國(guó)科學(xué)院)新材料專業(yè)中心