專利名稱：反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法。
背景技術(shù)：
納米科學(xué)與納米技術(shù)是當(dāng)前最有活力的研究領(lǐng)域之一，最近對(duì)于可控合成具有特殊形貌的納米氧化物材料是納米材料研究中一個(gè)很前沿的方向，由于納米材料的性能以及潛在的應(yīng)用對(duì)于尺寸和形貌的依賴性，已經(jīng)報(bào)道合成了諸如納米管、納米線、納米棒、納米盤、納米方塊等等各種形貌的納米氧化物。氧化鍺(GeO2)是一種絕緣氧化物，具有光致發(fā)藍(lán)光效應(yīng)，峰位在3.1ev和2.2ev，在光學(xué)器件方面是一種很有應(yīng)用前景的材料，比如在光導(dǎo)整合系統(tǒng)中的應(yīng)用?，F(xiàn)在對(duì)于GeO2的研究受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，這是因?yàn)镚eO2與在光導(dǎo)纖維中已經(jīng)有廣泛應(yīng)用的氧化硅(SiO2)具有相似的性能，并且在某些方面GeO2有更優(yōu)于SiO2的性能，如GeO2比SiO2具有更高的熱膨脹系數(shù)，這可以應(yīng)用于真空技術(shù)方面。在GeO2納米材料的制備方面已經(jīng)報(bào)道了用激光燒蝕法制備的GeO2納米須，用電鍍紡絲技術(shù)然后配合高溫?zé)Y(jié)制備納米GeO2纖維，物理蒸發(fā)法制備納米線，通過(guò)碳納米管的限制作用制備GeO2納米棒以及熱氧化法制備納米線等等。不同形貌的納米材料因其獨(dú)特的性質(zhì)而具有廣闊的應(yīng)用前景，物理制備方法由于設(shè)備昂貴，制備過(guò)程復(fù)雜，成本高，制備量少等缺點(diǎn)不易進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，而化學(xué)法由于制備的產(chǎn)物成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、可控性好等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是未來(lái)制備某些實(shí)用化納米材料最具有潛力的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供簡(jiǎn)便、低成本的一種反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是其具體的步驟如下一.材料配比濃度為99.99％的無(wú)水四氯化鍺GeCl4，分析純 庚烷C7H16，分析純 四氫呋喃(THF)C4H8O，分析純 正戊醇C5H12O，
分析純 十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)C19H42BrN，濃度為97％的油胺C18H37N，分析純 無(wú)水乙醇C2H6O，用濃度為36％～38％的鹽酸或濃度為25％的氨水配制pH為1.0～13.5的水溶液，以上試劑均沒(méi)有經(jīng)過(guò)純化處理；二.制備過(guò)程1)無(wú)水GeCl4溶于四氫呋喃中形成濃度為0.5mol/l透明的溶液；2)組分一將體積比為庚烷∶pH＝1.0～13.5的水溶液∶正戊醇＝20∶1∶3、摩爾配比為十六烷基三甲基溴化氨∶pH＝1.0～13.5的水溶液＝1∶12的四種物質(zhì)在100ml的容器中混合均勻，在78HW-3型恒溫磁力攪拌儀下攪拌形成透明的微乳液；3)組分二將體積比為庚烷∶GeCl4的四氫呋喃透明溶液∶油胺＝10∶1∶2的三種溶液置于50ml燒杯中在78HW-3型恒溫磁力攪拌儀下均勻混合，形成透明的微乳液；4)將組分二在強(qiáng)力磁力攪拌下緩緩滴入組分一的混合溶液中，滴加完畢后15～20min溶液出現(xiàn)渾濁，3～4小時(shí)后停止反應(yīng)。反應(yīng)后的混合溶液經(jīng)過(guò)10000r/min SORVALL LEGEND-T離心機(jī)離心分離10～15min，得到固體產(chǎn)物用無(wú)水乙醇再次分散洗滌，再次離心，重復(fù)2～4次后得到的固體在室溫下干燥成固體粉末。
本發(fā)明具有的有益效果是采用氯化鍺(GeCl4)作為鍺源，庚烷作為油相，十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)和油胺作為表面活性劑，用反向微乳液法制備了α-石英結(jié)構(gòu)、具有規(guī)整表面、邊緣尺寸在250-270nm的GeO2方塊。這種制備具有單分散性氧化鍺納米方塊的方法成本低，方法簡(jiǎn)單，可控性好，對(duì)于研究納米材料性能的形貌和尺寸依賴性具有重大的意義，同時(shí)在光學(xué)器件的設(shè)計(jì)、制造中具有很高的實(shí)用價(jià)值。


圖1是按照實(shí)施例1采用pH＝1.0水溶液制備的GeO2納米方塊的XRD衍射圖；圖2是按照實(shí)例1采用pH＝1.0水溶液制備的GeO2納米方塊的TEM、FESEM及SAED照片；圖3是采用不同pH采用不同pH值水溶液時(shí)制備不同形貌GeO2納米材料的TEM照片。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按照制備過(guò)程進(jìn)行，將pH值為1.0的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口燒瓶中混合均勻，磁力攪拌下形成組分一的透明溶液，將20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2ml，油胺4ml在50ml燒杯中混合均勻，磁力攪拌下形成組分二的透明溶液。將組分二在強(qiáng)力攪拌下緩緩滴入組分一的溶液中。反應(yīng)4h，反應(yīng)后溶液10000r/min離心速率下離心分離15min，固體分散在無(wú)水乙醇中洗滌，再次離心，重復(fù)4次，粉末常溫干燥。X射線衍射分析(XRD)的樣品為干燥的粉末，置于無(wú)背底的單晶硅片上，采用的實(shí)驗(yàn)儀器為Rigaku D\Max-2200，采用CuKα散射，掃描區(qū)間為15-90°，步長(zhǎng)為0.02°，每步掃描時(shí)間2s。透射電子顯微鏡觀察和選區(qū)電子衍射觀察(TEM和SAED)的測(cè)試是將干燥后的粉末超聲處理分散在甲苯中，然后將溶液滴于鍍有碳膜的銅網(wǎng)上，室溫干燥，TEM型號(hào)為JEOL200CX。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)的樣品是將粉末樣品分散在乙醇中滴在樣品臺(tái)上，待乙醇揮發(fā)后，掃描電鏡觀察，掃描電鏡型號(hào)為FEI SIRION。圖2和圖3a是按實(shí)施例1制備的GeO2納米方塊的TEM、SAED及FESEM照片。其中圖2中(a)為規(guī)整邊緣的GeO2方塊的TEM照片；(b)為單個(gè)方塊的SAED單晶衍射圖；(c)為單個(gè)GeO2方塊的TEM照片；(d)為大片GeO2方塊的FESEM照片；(e)為放大倍數(shù)高的GeO2方塊FESEM照片。
實(shí)施例2按照制備過(guò)程進(jìn)行，將pH值為3.5的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口燒瓶中混合均勻，磁力攪拌下形成組分一的透明溶液，將20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2ml，油胺4ml在50ml燒杯中混合均勻，磁力攪拌下形成組分二的透明溶液。將組分二在強(qiáng)力攪拌下緩緩滴入組分一的溶液中。反應(yīng)3.5h，反應(yīng)后溶液10000r/min離心速率下離心分離15min，固體分散在無(wú)水乙醇中洗滌，再次離心，重復(fù)3次。圖3b是按實(shí)施例2制備的GeO2納米方塊的TEM照片。
實(shí)施例3按照制備過(guò)程進(jìn)行，將pH值為7.0的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口燒瓶中混合均勻，磁力攪拌下形成組分一的透明溶液，將20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2m//l，油胺4ml在50ml燒杯中混合均勻，磁力攪拌下形成組分二的透明溶液。將組分二在強(qiáng)力攪拌下緩緩滴入組分一的溶液中。反應(yīng)4h，反應(yīng)后溶液10000r/min離心速率下離心分離20min，固體分散在無(wú)水乙醇中洗滌，再次離心，重復(fù)2次。圖3c是按實(shí)施例3制備的不同形貌的GeO2納米材料的TEM照片。
實(shí)施例4按照制備過(guò)程進(jìn)行，將pH值為13.5的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口燒瓶中混合均勻，磁力攪拌下形成組分一的透明溶液，將20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2ml，油胺4ml在50ml燒杯中混合均勻，磁力攪拌下形成組分二的透明溶液。將組分二在強(qiáng)力攪拌下緩緩滴入組分一的溶液中。反應(yīng)4h，反應(yīng)后溶液10000r/min離心速率下離心分離15min，固體分散在無(wú)水乙醇中洗滌，再次離心，重復(fù)4次。圖3d是按實(shí)施例4制備的GeO2納米團(tuán)聚體粒子的TEM照片。
權(quán)利要求
1.一種反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法，其特征在于該方法的步驟如下一.材料配比濃度為99.99％的無(wú)水四氯化鍺GeCl4，分析純庚烷C7H16，分析純四氫呋喃C4H8O，分析純正戊醇C5H12O，分析純十六烷基三甲基溴化氨C19H42BrN，濃度為97％的油胺C18H37N，分析純無(wú)水乙醇C2H6O，用濃度為36％～38％的鹽酸或濃度為25％的氨水配制pH為1.0～13.5的水溶液，以上試劑均沒(méi)有經(jīng)過(guò)純化處理；二.制備過(guò)程1)無(wú)水GeCl4溶于四氫呋喃中形成濃度為0.5mol/l透明的溶液；2)組分一將體積比為庚烷∶pH＝1.0～13.5的水溶液∶正戊醇＝20∶1∶3、摩爾配比為十六烷基三甲基溴化氨∶pH＝1.0～13.5的水溶液＝1∶12的四種物質(zhì)在100ml的容器中混合均勻，在78HW-3型恒溫磁力攪拌儀下攪拌形成透明的微乳液；3)組分二將體積比為庚烷∶GeCl4的四氫呋喃透明溶液∶油胺＝10∶1∶2的三種溶液置于50ml燒杯中在78HW-3型恒溫磁力攪拌儀下均勻混合，形成透明的微乳液；4)將組分二在強(qiáng)力磁力攪拌下緩緩滴入組分一的混合溶液中，滴加完畢后15～20min溶液出現(xiàn)渾濁，3～4小時(shí)后停止反應(yīng)。反應(yīng)后的混合溶液經(jīng)過(guò)10000r/min SORVALL LEGEND-T離心機(jī)離心分離10～15min，得到固體產(chǎn)物用無(wú)水乙醇再次分散洗滌，再次離心，重復(fù)2～4次后得到的固體在室溫下干燥成固體粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法。采用氯化鍺作為鍺源，庚烷作為油相，不同pH值水溶液作為水相，十六烷基三甲基溴化氨和油胺作為表面活性劑，用反向微乳液法制備了具有α－石英結(jié)構(gòu)、表面規(guī)整、邊緣尺寸在250－270nm的氧化鍺納米方塊。比較了不同pH值水相溶液對(duì)制得的氧化鍺粒徑與形貌的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果找到了一種最佳制備氧化鍺納米方塊的方法。這種制備具有單分散性氧化鍺納米方塊的方法成本低，方法簡(jiǎn)單，可控性好，對(duì)于研究納米材料性能的形貌和尺寸依賴性具有重大的意義，同時(shí)在光學(xué)器件的設(shè)計(jì)、制造中具有很高的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C01G17/00GK1740096SQ200510050550
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月4日
發(fā)明者蔣建中, 吳海平, 劉金芳, 牛璐 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)