一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，包括：室溫下，將堿溶液滴加到氧氯化鉿溶液中，得到混合溶液；將混合溶液在100℃?130℃下恒溫反應(yīng)24h，洗滌離心，干燥，得到納米二氧化鉿顆粒。本發(fā)明具有操作方法簡單、重復(fù)性好，反應(yīng)條件易控，溫度要求較低、無需焙燒等特點；可以通過控制溶液中堿的濃度來控制產(chǎn)物的晶型；制備出優(yōu)良的納米二氧化鉿顆粒，且其粒徑分布均勻，分散性好，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[OO01 ]本發(fā)明屬于納米二氧化給材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化鉿是一種具有寬帶隙和高介電常數(shù)的陶瓷材料，特別是在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用被引起極度的關(guān)注。另外，它還可以作為耐火材料、抗放射性涂料和催化劑。
[0003]目前，關(guān)于納米HfO2的制備方法有很多，主要有水熱法、溶膠-凝膠法、微乳液法、共沉淀法等。溶膠-凝膠法是上世紀60年代發(fā)展起來的一種粉體材料制備方法，該法的優(yōu)點是反應(yīng)溫度低、易于控制、所得粉體純度高，但是所需的原料通常比較昂貴，不易于工業(yè)化生產(chǎn);微乳液法需經(jīng)過后續(xù)的高溫焙燒，得到的粉體分散性差、高度團聚。
[0004]水熱法是指在密閉體系如高壓釜中，以水為溶劑，在一定的溫度和水的自生壓力下，原始混合物進行反應(yīng)的一種合成方法。該方法的最大優(yōu)點是，能夠在較低的溫度下，直接從溶液中獲得晶粒發(fā)育完整的晶體，晶體的純度高、化學(xué)成分均勻、粒徑小、粒子尺寸分布好。由于其反應(yīng)溫度較低，制備的粉體較為細小、均勻，因此倍受國內(nèi)、外關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，該方法操作簡單，重復(fù)性好，反應(yīng)條件易控，溫度要求較低，無需焙燒；得到的納米二氧化鉿顆粒的粒徑分布均勻，分散性好，具有良好的應(yīng)用前景。
[0006]本發(fā)明的一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，包括:
[0007](I)室溫下，將堿溶液滴加到氧氯化鉿溶液中，得到混合溶液;其中，混合溶液中堿的濃度為0.1?5.0M;
[0008](2)將步驟(I)中得到的混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，在120°C下恒溫反應(yīng)24h，對所得的沉淀進行洗滌離心，干燥，得到納米二氧化鉿顆粒。
[0009]所述步驟(I)中堿為強堿類(氫氧化鈉、氫氧化鉀等)。
[0010]所述步驟(I)中氧氯化給溶液的濃度為0.025M，氧氯化給溶液與堿溶液的體積比為 1:1。
[0011 ]所述步驟(I)中氧氯化鉿溶液和堿溶液的溶劑為去離子水。
[0012 ]所述步驟(I)中混合溶液中堿的濃度為3.0M。
[0013]所述步驟⑵中混合溶液于120 0C恒溫24h。
[0014]所述步驟(2)中洗滌離心具體為:乙醇、去離子水交替洗滌離心。
[0015]所述乙醇、去離子水交替洗滌離心為:先用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離1min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心去除上清液，如此循環(huán)3次，最后用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心。
[0016]所述步驟(2)中干燥的溫度為50?60°C。
[0017]所述堿用于調(diào)節(jié)溶液的PH，在本文中，當反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間一定時，溶液中堿的濃度越大，越利于生成t-Hf 02納米顆粒。
[0018]有益效果
[0019](I)本發(fā)明具有操作方法簡單、重復(fù)性好，反應(yīng)條件易控，溫度要求較低、無需焙燒等特點；
[0020](2)本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)溶液中堿的濃度來控制產(chǎn)物的晶型；
[0021](3)本發(fā)明制備出的納米二氧化鉿顆粒的粒徑分布均勻，分散性好，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖；
[0023]圖2是對比例I(溶液中沒有堿的)、實施例1 (溶液中的堿的濃度為3.0M)、實施例2(溶液中的堿的濃度為5.0M)所得的二氧化鉿納米顆粒的XRD圖；
[0024]圖3是對比例I所得的單斜晶型的二氧化鉿納米顆粒的TEM圖；
[0025]圖4是實施例1所得的四方晶型與單斜晶型混合的二氧化鉿納米顆粒的TEM圖；
[0026]圖5是實施例2所得的四方晶型二氧化鉿納米顆粒的TEM圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0028]實施例1
[0029](I)稱取0.16g的四氯化鉿粉末，溶解于1mL的去離子水中，形成氧氯化鉿溶液；
[0030](2)稱取2.4g的氫氧化鈉溶于1mL的去離子水中，然后將堿的溶液滴入到氧氯化鉿溶液中，得到混合液；
[0031](3)將所得的混合液轉(zhuǎn)移到10mL的聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓水熱反應(yīng)釜中，然后擰緊反應(yīng)釜，將其置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在120°C下反應(yīng)24h。
[0032](4)反應(yīng)結(jié)束后，待高壓水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，先用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心去除上清液，如此循環(huán)3次，最后用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心得到沉淀，最后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)60 0C干燥，即得二氧化鉿顆粒。
[0033]由圖2的XRD及圖4的TEM圖，可以看出，產(chǎn)物全部為四方晶型和單斜晶型相混合的納米二氧化給顆粒。
[0034]實施例2
[0035](I)稱取0.16g的四氯化鉿粉末，溶解于1mL的去離子水中，形成氧氯化鉿溶液；
[0036](2)稱取4.0g的氫氧化鈉溶于1mL的去離子水中，然后將堿的溶液滴入氧氯化給溶液中，得到混合液；
[0037](3)將所得的混合液轉(zhuǎn)移到10mL的聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓水熱反應(yīng)釜中，然后擰緊反應(yīng)釜，將其置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在120°C下反應(yīng)24h。
[0038](4)反應(yīng)結(jié)束后，待高壓水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，先用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心去除上清液，如此循環(huán)3次，最后用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心得到沉淀，最后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)60 0C干燥，即得二氧化鉿顆粒。
[0039]由圖2的XRD及圖5的TEM圖，可以看出，產(chǎn)物全部為四方晶型的納米二氧化鉿顆粒，且顆粒粒徑約為5nm左右。
[0040]對比例I
[0041](I)稱取0.16g的四氯化鉿粉末，溶解于1mL的去離子水中，形成氧氯化鉿溶液；
[0042](2)將所得的溶液轉(zhuǎn)移到10mL的聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓水熱反應(yīng)釜中，然后擰緊反應(yīng)釜，將其置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在120°C下反應(yīng)24h。
[0043](3)反應(yīng)結(jié)束后，待高壓水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，先用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心去除上清液，如此循環(huán)3次，最后用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心得到沉淀，最后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)60 0C干燥，即得二氧化鉿顆粒。
[0044]由圖2的XRD及圖3的TEM可以看出，產(chǎn)物全部為單斜晶型的納米二氧化鉿顆粒，粒徑在150*80nm左右。
【主權(quán)項】
1.一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，包括: (1)室溫下，將堿溶液滴加到氧氯化鉿溶液中，得到混合溶液;其中，混合溶液中堿的濃度分別為0.1M?5.0M; (2)將步驟(I)中得到的混合溶液在100°C-130°C下恒溫反應(yīng)24h，洗滌離心，干燥，得到納米二氧化給顆粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，其特征在于，所述步驟(I)中的堿為強堿;所述強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，其特征在于，所述步驟(I)中混合溶液中堿的濃度為3.0M。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，其特征在于，所述步驟(I)中氧氯化鉿溶液的濃度為0.025M；氧氯化鉿溶液與堿溶液的體積比為1:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，其特征在于，所述步驟(I)中氧氯化鉿溶液和堿溶液的溶劑為去離子水。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，其特征在于，所述步驟(2)中混合溶液于120 0C恒溫24h。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，其特征在于，所述步驟(2)中洗滌離心具體為:乙醇、去離子水交替洗滌離心。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，其特征在于，所述乙醇、去離子水交替洗滌離心為:先用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離1min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心去除上清液，循環(huán)3次，最后用無水乙醇洗滌、在1000rpm下離心分離15min離心。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)堿的濃度制備不同晶型納米二氧化鉿顆粒的方法，其特征在于，所述步驟(2)中干燥的溫度為50?60°C。
【文檔編號】C01G27/02GK106082325SQ201610421328
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610421328.X, CN 106082325 A, CN 106082325A, CN 201610421328, CN-A-106082325, CN106082325 A, CN106082325A, CN201610421328, CN201610421328.X
【發(fā)明人】周興平, 萬盈盈
【申請人】東華大學(xué), 周興平