基于均相共沉淀法制備金屬納米顆粒鑲嵌納米氧化鋁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的制備方法。
技術(shù)背景
[0002]氧化鋁具有許多顯著的物理特性，如高熔點(diǎn)、良好的疏水性、高彈性模量、高光學(xué)透明性、高折射率、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、低表面酸度、優(yōu)異的光學(xué)性能和絕緣性能等。氧化鋁擁有15種以上的不同晶型，它可以發(fā)生多種晶型轉(zhuǎn)變，廣泛應(yīng)用于空間技術(shù)、催化負(fù)載、激光和能源技術(shù)領(lǐng)域。然而，隨著世界各國(guó)對(duì)納米材料研宄的不斷深入，成分單一的納米材料已不能滿(mǎn)足于現(xiàn)在科技發(fā)展的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供了一種性能良好、形貌優(yōu)良的金屬納米顆粒鑲嵌非晶或γ納米氧化鋁的制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005]本發(fā)明具體的制備步驟如下。
[0006](I)將原料和硫酸鋁或硝酸鋁按一定的摩爾比溶于一定量蒸餾水中，再加入適量十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)等表面活性劑和尿素，待混合液超聲攪拌至完全溶解后，將溶液轉(zhuǎn)入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，置于烘箱中，125°C，恒溫12-16 h，冷卻后抽濾，所得沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60-80°C烘箱中空氣干燥10 h以上。
[0007](2)將步驟(I)中干燥后的產(chǎn)物倒入坩禍后置于箱式電阻爐中，600°C空氣氣氛退火3 h，待爐冷后，將產(chǎn)物移入瓷方舟置于管式電阻爐中，在還原氣氛于600 V -800°C退火3h，隨后保持還原氣氛爐冷至室溫，得到金屬納米顆粒鑲嵌非晶或γ納米氧化鋁的材料。
[0008]本發(fā)明步驟(I)所述的原料為硫酸亞鐵(FeS04)、硝酸銀(AgN03)、氯金酸(HAuCl4)、氯鉑酸(H14Cl6O6Pt)、氯化鈀(PdCl2)或硝酸鎳(Ni (NO3) 2)。
[0009]本發(fā)明步驟(I)所述的原料中金屬離子和鋁離子的摩爾比為1:200-5:1，其中鋁離子的摩爾濃度為0.2mol/L-5mol/Lo
[0010]本發(fā)明步驟(I)所述的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)加入量為 0.05mol/L-0.3mol/L。
[0011]本發(fā)明步驟(I)所述的尿素加入量為lmol/L-3mol/L0
[0012]本發(fā)明步驟(2)所述的還原氣氛優(yōu)選氫氣，氮?dú)浠旌蠚?5%H2-95%N2)，氬氫混合氣(5%H2-95%Ar)。
[0013]本發(fā)明采用的是均相共沉淀法，將反應(yīng)后所得沉淀物依次在空氣氣氛和還原氣氛下退火制備得到最終的金屬納米顆粒鑲嵌非晶或γ納米氧化鋁的材料。制備過(guò)程非常簡(jiǎn)單，而且適用于多種類(lèi)的金屬，所得產(chǎn)物混合均勻、形貌優(yōu)良。而且，產(chǎn)物的尺寸、形貌和物相結(jié)構(gòu)可以通過(guò)改變?cè)系耐都恿考昂罄m(xù)熱處理溫度進(jìn)行控制。該方法對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求不高，十分有利于實(shí)際中的操作。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明金屬鐵顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁材料在硫酸亞鐵:硫酸鋁的摩爾比為0.25:1時(shí)所得產(chǎn)物的環(huán)境掃描電鏡圖。
[0015]圖2是本發(fā)明金屬鐵顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁材料在硫酸亞鐵:硫酸鋁的摩爾比為0.5:1時(shí)所得產(chǎn)物的環(huán)境掃描電鏡圖。
[0016]圖3是本發(fā)明金屬鐵顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁材料在硫酸亞鐵:硫酸鋁的摩爾比為0.5:1時(shí)所得產(chǎn)物的透射電鏡圖。其中的小插圖為鑲嵌區(qū)域的高分辨圖像。
[0017]圖4是本發(fā)明金屬鐵顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁材料在硫酸亞鐵:硫酸鋁的摩爾比為0.5:1時(shí)所得產(chǎn)物的能譜圖。
[0018]圖5是本發(fā)明金屬銀顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁材料在還原氣氛退火階段于600°C退火后的XRD測(cè)試分析圖。
[0019]圖6是本發(fā)明金屬銀顆粒鑲嵌γ納米氧化鋁材料在還原氣氛退火階段于800°C退火后的XRD測(cè)試分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明將通過(guò)以下實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]本實(shí)驗(yàn)采用的化學(xué)試劑純度均為分析純。本方法采用CTAB或SDBS作為表面活性劑，尿素作為沉淀劑，將原料和硫酸鋁(或硝酸鋁)通過(guò)均相共沉淀法得到初始產(chǎn)物，再將初始產(chǎn)物依次于空氣氣氛和還原氣氛下退火獲得金屬顆粒鑲嵌非晶或γ納米氧化鋁的材料。材料的表面形貌可以通過(guò)改變?cè)系耐都恿亢秃罄m(xù)熱處理溫度進(jìn)行控制。
[0022]實(shí)施例1。
[0023]制備步驟如下。
[0024](I)將0.00125 mo I的硫酸亞鐵和0.005 mo I硫酸鋁溶于30ml蒸餾水中，再加入Ig CTAB和3.5g尿素，待混合液超聲攪拌至完全溶解后，將混合液轉(zhuǎn)入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，置于125°C烘箱中恒溫15 h，再升溫至170°C恒溫9 h，冷卻后抽濾，所得沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60°C烘箱中空氣干燥10 ho
[0025](2)將步驟(I)中干燥后的產(chǎn)物倒入坩禍后置于箱式電阻爐中，600°C空氣退火3h，待爐冷后，將產(chǎn)物移入瓷方舟后置于管式電阻爐中，600°C氫氣氣氛退火3 h，最終制得如圖(I)中金屬鐵納米顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁的材料。
[0026]實(shí)施例2。
[0027]制備步驟如下。
[0028](I)將0.0025 mo I的硫酸亞鐵和0.005 mol硫酸鋁溶于30ml蒸餾水中，再加入IgCTAB和3.5g尿素，待混合液超聲攪拌至完全溶解后，將混合液轉(zhuǎn)入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，置于125°C烘箱中恒溫15 h，再升溫至170°C恒溫9 h，冷卻后抽濾，所得沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60°C烘箱中空氣干燥10 ho
[0029](2)將步驟(I)中干燥后的產(chǎn)物倒入坩禍后置于箱式電阻爐中，600°C空氣退火3h，爐冷得到的產(chǎn)物移入瓷方舟后置于管式電阻爐中，600°C氫氣氣氛退火3 h，最終制得如圖(2) (3) (4)中金屬鐵納米顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁的材料。
[0030]實(shí)施例3。
[0031]制備步驟如下。
[0032](I)將0.005 mol的硝酸銀和0.01 mol硝酸鋁溶于30ml蒸餾水中，再加入Ig SDBS和3.5g尿素，待混合液超聲攪拌至完全溶解后，將混合液轉(zhuǎn)入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，置于125°C烘箱中恒溫15 h，再升溫至170°C恒溫9 h，冷卻后抽濾，所得沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60°C烘箱中空氣干燥10 ho
[0033](2)將步驟(I)中干燥后的產(chǎn)物倒入坩禍后置于箱式電阻爐中，600°C空氣退火3h，爐冷得到的產(chǎn)物移入瓷方舟后置于管式電阻爐中，600°C氫氣氣氛退火3 h，最終制得如圖(5)中金屬銀納米顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁的材料。
[0034]實(shí)施例4。
[0035]制備步驟如下。
[0036](I)將0.005 mol的硝酸銀和0.01 mol硝酸鋁溶于30ml蒸餾水中，再加入Ig SDBS和3.5g尿素，待混合液超聲攪拌至完全溶解后，將混合液轉(zhuǎn)入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，置于125°C烘箱中恒溫15 h，再升溫至170°C恒溫9 h，冷卻后抽濾，所得沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60°C烘箱中空氣干燥10 ho
[0037](2)將步驟(I)中干燥后的產(chǎn)物倒入坩禍后置于箱式電阻爐中，600°C空氣退火3h，爐冷得到的產(chǎn)物移入瓷方舟后置于管式電阻爐中，800°C氫氣氣氛退火3 h，最終制得如圖(6)中金屬銀納米顆粒鑲嵌γ納米氧化鋁的材料。
[0038]實(shí)施例5。
[0039]制備步驟如下。
[0040](I)將0.0005 mol的氯金酸和0.005 mol硫酸鋁溶于30ml蒸餾水中，再加入IgCTAB和3.5g尿素，待混合液超聲攪拌至完全溶解后，將混合液轉(zhuǎn)入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，置于125°C烘箱中恒溫15 h，再升溫至170°C恒溫9 h，冷卻后抽濾，所得沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60°C烘箱中空氣干燥10 ho
[0041](2)將步驟(I)中干燥后的產(chǎn)物倒入坩禍后置于箱式電阻爐中，600°C空氣退火3h，爐冷得到的產(chǎn)物移入瓷方舟后置于管式電阻爐中，600°C氫氣氣氛退火3 h，最終制得金屬金納米顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁的材料。
[0042]實(shí)施例6。
[0043]制備步驟如下。
[0044](I)將0.001 mol的氯鉑酸和0.005 mol硫酸鋁溶于30ml蒸餾水中，再加入IgCTAB和3.5g尿素，待混合液超聲攪拌至完全溶解后，將混合液轉(zhuǎn)入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，置于125°C烘箱中恒溫15 h，再升溫至170°C恒溫9 h，冷卻后抽濾，所得沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60°C烘箱中空氣干燥10 ho
[0045](2)將步驟(I)中干燥后的產(chǎn)物倒入坩禍后置于箱式電阻爐中，600°C空氣退火3h，爐冷得到的產(chǎn)物移入瓷方舟后置于管式電阻爐中，600°C氫氣氣氛退火3 h，最終制得金屬鉑納米顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁的材料。
[0046]實(shí)施例7。
[0047]制備步驟如下。
[0048](I)將0.0002 mol的硝酸鎳和0.005 mol硫酸鋁溶于30ml蒸餾水中，再加入IgCTAB和3.5g尿素，待混合液超聲攪拌至完全溶解后，將混合液轉(zhuǎn)入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，置于125°C烘箱中恒溫15 h，再升溫至170°C恒溫9 h，冷卻后抽濾，所得沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60°C烘箱中空氣干燥10 ho
[0049](2)將步驟(I)中干燥后的產(chǎn)物倒入坩禍后置于箱式電阻爐中，600°C空氣退火3h，爐冷得到的產(chǎn)物移入瓷方舟后置于管式電阻爐中，600°C氫氣氣氛退火3 h，最終制得金屬鎳納米顆粒鑲嵌非晶納米氧化鋁的材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于均相共沉淀法制備金屬納米顆粒鑲嵌納米氧化銷(xiāo)的方法，其特征是制備步驟如下: (1)將原料和硫酸鋁或硝酸鋁按一定的摩爾比溶于一定量蒸餾水中，再加入適量十六烷基三甲基溴化銨或十二烷基苯磺酸鈉和尿素，待混合液超聲攪拌至完全溶解后，將溶液轉(zhuǎn)入帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，置于烘箱中，125°C，恒溫12-16 h，再升溫至170°C恒溫8-10 h，冷卻后抽濾，所得沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60-80°C烘箱中空氣干燥10h以上； (2)將步驟(I)中干燥后的產(chǎn)物倒入坩禍后置于箱式電阻爐中，600°C空氣氣氛退火3h，待爐冷后，將產(chǎn)物移入瓷方舟置于管式電阻爐中，在還原氣氛于600°C _800°C退火3 h，隨后保持還原氣氛爐冷至室溫，得到金屬納米顆粒鑲嵌非晶或γ納米氧化鋁的材料； 步驟(I)所述的原料為硫酸亞鐵、硝酸銀、氯金酸、氯鉑酸、氯化鈀或硝酸鎳； 步驟(I)所述的原料中金屬離子和鋁離子的摩爾比為1:200-5:1，其中鋁離子的摩爾濃度為 0.2mol/L_5mol/L ； 步驟(I)所述的十六烷基三甲基溴化銨或十二烷基苯磺酸鈉加入量為0.05mol/L-0.3mol/L ； 步驟(I)所述的尿素加入量為lmol/L-3mol/L ； 步驟(2)所述的弱還原氣氛優(yōu)選氫氣，氮?dú)浠旌蠚?，氬氫混合氣?br>【專(zhuān)利摘要】一種基于均相共沉淀法制備金屬納米顆粒鑲嵌納米氧化鋁的方法，（1）將金屬鹽和硫酸鋁或硝酸鋁按溶于蒸餾水中，加入表面活性劑和尿素，超聲攪拌完全溶解，將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯反應(yīng)釜中，烘箱中，125℃，恒溫12-16h，再升溫至170℃恒溫8-10h，冷卻后抽濾，沉淀物用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌后于60-80℃烘箱中空氣干燥；（2）將（1）中產(chǎn)物倒入坩堝后置于電阻爐中，600℃空氣氣氛退火3h，爐冷后，將產(chǎn)物移入瓷方舟置于管式電阻爐中，在還原氣氛于600℃-800℃退火3h，還原氣氛中爐冷至室溫。本發(fā)明制備過(guò)程非常簡(jiǎn)單，設(shè)備要求不高，適用于多種類(lèi)金屬，產(chǎn)物混合均勻、形貌優(yōu)良，產(chǎn)物的尺寸、形貌和物相結(jié)構(gòu)可以通過(guò)改變?cè)系耐都恿考昂罄m(xù)熱處理溫度進(jìn)行控制。
【IPC分類(lèi)】B22F9-26, B82Y40-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104708009
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410468671
【發(fā)明人】肖麗, 程抱昌
【申請(qǐng)人】南昌大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2014年9月15日